Optimal parameters for reagent treatment of Hrybovychi landfill leachates at the pilot-scale treatment plant

Promising technologies for the treatment of solid waste landfill leachates are considered with an emphasis on reagent and combined methods. The purpose of this study was to estimate at the pilot-scale level optimal technological parameters of the leachate oxidation using the modified Fenton process, accompanied by the simultaneous coagulation-flocculation followed by gravitational sedimentation. Pilot-scale leachate treatment plant was installed at the Hrybovychi MSW landfill (Ukraine), and reagent treatment of leachate was a second stage treatment after the aerobic biological pre-treatment. Reagent treatment unit worked in a batch mode, with nominal volume of treated leachate 100 dm3 per cycle. Dependencies of the key pollution indicators (ammonium nitrogen, total Kjeldahl nitrogen, BOD, COD, pH, suspended solids) versus the dosage of reagent solutions are obtained. The optimum specific dosages of reagent solutions are found to be equal: 0.04 m3 of PAA 0.1 wt% solution per 1 m3 of leachate;  Al2(SO4)3×18 H2O (10 wt.%) – 0.03–0.04 m3/m3; FeSO4×7H2O (10 wt.%) – 0.06–0.08 m3/m3; hydrogen peroxide (10 wt.%) – 0.04–0.05 m3/m3. High efficiency of COD reduction (88.2–89.5%) is obtained at optimal doses of reagent solutions, and the optimum [H2O2]/COD ratio was found to be 0.23–0.25. Obtained maximum effects of COD reduction significantly exceed corresponding effects for the simple Fenton process reported before. This result could be explained by the synergistic effect of additional flocculation and coagulation immediately before the input of Fenton reagent. Results of the study showed the efficiency of the proposed treatment technology and allow recommending this technology for the implementation at landfill leachate local treatment plants

Двостадійне очищення фільтратів звалищ твердих побутових відходів в аерованих лагунах та на міських каналізаційних очисних спорудах

The two-stage technology of treatment of the leachates of the municipal solid waste (MSW) dumps in aerated lagoons and at municipal wastewater treatment plants (WWTP) has been studied. The study objective was to develop a technology that can be implemented at existing MSW dumps and landfills. Static and dynamic modes of implementation of both stages of the technology were investigated on the model units. Static 16-day mode was experimentally studied in the aerated lagoon conditions. As a result, we have managed to achieve almost a 2-fold reduction of COD and more than a 3-fold decrease in concentration of ammonium ions.Dynamic mode studies have established that the optimal time of leachate staying in the reactor was 10 days. Change of the relative concentration of ammonium nitrogen in the leachate largely depends on the process temperature, so in real conditions, it is necessary to adjust the modes of realization of the individual stages depending on the ambient temperature. It has been established that for treatment of leachate at municipal WWTP in a static mode at the value of the ratio of leachate dilution with municipal sewage of 1:1000, the maximum effect of treatment of both from ammonium ions and COD was achieved. The study of leachate treatment at municipal WWTP in a dynamic mode has confirmed stability of maintaining the treatment indicators in time. By implementation of the two-stage technology of leachate treatment, it will be possible to minimize environmental hazard from surface and ground water contamination in the zone of influence of MSW dumps and landfillsПриведены результаты исследований двухстадийной технологии очистки фильтратов свалок твердых бытовых отходов в аэрированных лагунах и на городских канализационных очистных сооружениях. Для второй стадии исследовано влияние кратности разбавления фильтратов городскими канализационными стоками на степень и стабильность очисткиНаведено результати досліджень двостадійної технології очищення фільтратів звалищ твердих побутових відходів в аерованих лагунах та на міських каналізаційних очисних спорудах. Для другої стадії досліджено вплив кратності розбавлення фільтратів міськими каналізаційними стоками на ступінь та стабільність очищенн

Двостадійне очищення фільтратів звалищ твердих побутових відходів в аерованих лагунах та на міських каналізаційних очисних спорудах

The two-stage technology of treatment of the leachates of the municipal solid waste (MSW) dumps in aerated lagoons and at municipal wastewater treatment plants (WWTP) has been studied. The study objective was to develop a technology that can be implemented at existing MSW dumps and landfills. Static and dynamic modes of implementation of both stages of the technology were investigated on the model units. Static 16-day mode was experimentally studied in the aerated lagoon conditions. As a result, we have managed to achieve almost a 2-fold reduction of COD and more than a 3-fold decrease in concentration of ammonium ions.Dynamic mode studies have established that the optimal time of leachate staying in the reactor was 10 days. Change of the relative concentration of ammonium nitrogen in the leachate largely depends on the process temperature, so in real conditions, it is necessary to adjust the modes of realization of the individual stages depending on the ambient temperature. It has been established that for treatment of leachate at municipal WWTP in a static mode at the value of the ratio of leachate dilution with municipal sewage of 1:1000, the maximum effect of treatment of both from ammonium ions and COD was achieved. The study of leachate treatment at municipal WWTP in a dynamic mode has confirmed stability of maintaining the treatment indicators in time. By implementation of the two-stage technology of leachate treatment, it will be possible to minimize environmental hazard from surface and ground water contamination in the zone of influence of MSW dumps and landfillsПриведены результаты исследований двухстадийной технологии очистки фильтратов свалок твердых бытовых отходов в аэрированных лагунах и на городских канализационных очистных сооружениях. Для второй стадии исследовано влияние кратности разбавления фильтратов городскими канализационными стоками на степень и стабильность очисткиНаведено результати досліджень двостадійної технології очищення фільтратів звалищ твердих побутових відходів в аерованих лагунах та на міських каналізаційних очисних спорудах. Для другої стадії досліджено вплив кратності розбавлення фільтратів міськими каналізаційними стоками на ступінь та стабільність очищенн

Perspective Technologies of the Treatment of the Wastewaters with High Content of Organic Pollutants and Ammoniacal Nitrogen

The paper analyzes the advanced technologies of wastewater treatment with a high content of organic pollutants and ammonium ions. Two different bi-stage scenarios for the treatment of such effluents are proposed. The first scenario includes the pretreatment in aerated lagoons and the final stage at the wastewater treatment plants after appropriate dilution with municipal sewages. The second scenario also includes the first stage in aerated lagoons with a tertiary treatment at the plant for cyanobacteria cultivation with the use of obtained biomass for biofuels production. The effects of the aeration periodicity on the leachate treatment efficiency and also on the composition of microbiocenosis in the aerated lagoons were investigated. Leachates of the Lviv landfill of municipal solid waste (MSW) were used in experimental investigations. Lviv landfill of MSW was used for domestic and industrial wastes deposition for almost six decades, since the 1960's. It was found that the highest effect of ammoniacal nitrogen removal was obtained in the mode of periodic aeration, with the cycle duration of two hours including the one-hour aeration. It is found that microorganisms extracted from the leachates of the Lviv MSW landfill are prospective for the new biotechnologies of treatment of the highly concentrated wastewaters, since this microbiocenosis is resistant to the widespread pollutants, in particular to heavy metal ions

Розроблення експериментальної методики дослідження поведінки високоміцної сталі при статичному продавлюванні

Високоміцні сталі широко використовуються в оборонному й цивільному секторі промисловості. В процесі експлуатації високоміцні та броньовані сталі піддаються екстремальним статичним та динамічним навантаженням. Проведення випробувань зразків матеріалу або повномасштабних конструкцій при таких навантаженнях є дуже складним та дороговартісним процесом. Тому для оцінювання їх міцності в світовій практиці широко використовуються чисельні методи розрахунку. Для визначення параметрів розрахункових моделей в якості експрес-методу доцільно використовувати випробування, які за характером навантаження, деформування та руйнування є подібними до повномасштабних чи стандартних, але які дешевше й легше провести в лабораторних умовах. Однією із важливих властивостей високоміцних сталей є їхня стійкість при пробитті різними типами бронебійних ударників. Тому з метою розроблення розрахункових моделей високоміцних матеріалів, мінімізуючи при цьому об’єм використовуваного матеріалу для виготовлення зразків та спрощуючи процедуру проведення випробувань, в останній час розвиваються такі методи, як випробування на статичне та динамічне продавлювання. В Інституті проблем міцності імені Г. С. Писаренка НАН України було проведено комплекс експериментально-розрахункових досліджень деформування зразків різної конфігурації з високоміцних сталей в умовах як статичного, так і динамічного навантажень, зокрема, процесу продавлювання пластинчастих зразків пуансонами різної форми. В рамках даної роботи розроблено експериментальну методику та устаткування для дослідження поведінки матеріалів при статичному продавлюванні. Проведено випробування пластинчастих зразків із високоміцної сталі на модернізованій сервогідравлічній машині Instron 8802 із використанням трьох типів пуансонів: плоского, напівсферичного та конусного. Встановлено, що найбільш інформативною є діаграма продавлювання зразків напівсферичним пуансоном, а найменш інформативною – діаграма продавлювання конусним пуансоном. При цьому характер руйнування зразків є подібним до результатів полігонних випробувань при пробитті перешкоди бронебійними ударниками. Отримані результати добре узгоджуються з відомими літературними даними і можуть бути використані для валідації результатів, отриманих при чисельному моделюванні.High-strength steels are widely used in the defense and civil industries. During operation, high-strength and armored steels are subjected to extreme static and dynamic loads. Material specimens or full- scale structures testing at such loads is a very complex and expensive process. Therefore, numerical calculation methods are commonly used to assess their strength. To determine the parameters of these models as an express method, it is reasonable to use tests that are similar in nature of the loading, deformation, and failure to full-scale or standard ones, but which are cheaper and easier to perform in the laboratory conditions. One of the key properties of high-strength steels is their resistance to penetration by various types of armor-piercing strikers. To simplify the testing procedure and minimize materials consumption, static and dynamic punching methods have been developed. A set of experimental and numerical investigations on the deformation of various specimens from high-strength steels has been made under static and dynamic load conditions, in particular, plate specimens punching (punches of different shapes) by the G. S. Pisarenko Institute for Problems of Strength of the NAS of Ukraine. This paper presents the experimental procedure and equipment for the investigation of the materials’ behavior under static punching. High-strength steel plate specimens have been tested on an upgraded servohydraulic machine Instron 8802 using three types of punches: flat, spherical, and conical. It is established that the diagram describing the spherical punching is the most informative, while the diagram showing the conical punching is less informative. The nature of the specimen fracture is consistent with the results of field tests in the barrier penetration by armor-piercing strikers. The obtained results are in good agreement with the known literature data and can be used to validate the results obtained by numerical simulations