The Mathematical Model for the Secondary Breakup of Dropping Liquid

Investigating characteristics for the secondary breakup of dropping liquid is a fundamental scientific and practical problem in multiphase flow. For its solving, it is necessary to consider the features of both the main hydrodynamic and secondary processes during spray granulation and vibration separation of heterogeneous systems. A significant difficulty in modeling the secondary breakup process is that in most technological processes, the breakup of droplets and bubbles occurs through the simultaneous action of several dispersion mechanisms. In this case, the existing mathematical models based on criterion equations do not allow establishing the change over time of the process’s main characteristics. Therefore, the present article aims to solve an urgent scientific and practical problem of studying the nonstationary process of the secondary breakup of liquid droplets under the condition of the vibrational impact of oscillatory elements. Methods of mathematical modeling were used to achieve this goal. This modeling allows obtaining analytical expressions to describe the breakup characteristics. As a result of modeling, the droplet size’s critical value was evaluated depending on the oscillation frequency. Additionally, the analytical expression for the critical frequency was obtained. The proposed methodology was derived for a range of droplet diameters of 1.6–2.6 mm. The critical value of the diameter for unstable droplets was also determined, and the dependence for breakup time was established. Notably, for the critical diameter in a range of 1.90–2.05 mm, the breakup time was about 0.017 s. The reliability of the proposed methodology was confirmed experimentally by the dependencies between the Ohnesorge and Reynolds numbers for different prilling process modes

Odor and microbiological nuisance of the sewage treatment plant – a case study

Emisja uciążliwych zapachów (odorów) i bioaerozoli do powietrza stanowi poważny problem związany z oddziaływaniem obiektów gospodarki komunalnej na pracowników, mieszkańców pobliskich terenów oraz środowisko naturalne. W pracy przedstawiono metody oceny i możliwości ograniczenia uciążliwości zapachowej i mikrobiologicznej Centralnej Oczyszczalni Ścieków w Koziegłowach (obok Poznania) na terenie i wokół tej oczyszczalni. W szczególności przedstawiono wyniki badań liczebności bakterii mezofilnych i psychrofilnych, gronkowców mannitolododatnich i mannitoloujemnych, bakterii Pseudomonas fluorescens (w temperaturze 4oC i 26oC), promieniowców, bakterii grupy coli oraz grzybów mikroskopowych w próbkach powietrza pobieranych we wszystkich porach roku na ośmiu stanowiskach pomiarowych. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że na terenie oczyszczalni znajdują się obiekty związane z potencjalną emisją odorów i drobnoustrojów do otaczającego powietrza, w tym hala krat i piaskownik. Badania wykazały, że hermetyzacja obiektów technologicznych oczyszczalni przyczyniła się znacznie do skutecznego zmniejszenia emisji drobnoustrojów do otaczającego środowiska. Wyniki badań dowiodły, że na terenie i wokół obiektów komunalnych (oczyszczalnie ścieków, zakłady przeróbki odpadów i podobne) konieczne jest maksymalne ograniczanie emisji odorów i bioaerozoli do atmosfery, co można uzyskać przez hermetyzację najbardziej uciążliwych obiektów. Dodatkowo powinna być także przestrzegana prawidłowa eksploatacja urządzeń i higiena pracy, a wiedza o zagrożeniach zdrowotnych musi być stale uzupełniana.Air emissions of nuisance odors and bioaerosols are a serious problem related to an impact of municipal facilities on their employees, nearby residents and the natural environment. The article presents an overview of odor and microbiological nuisance assessment and elimination methods at the Central Sewage Treatment Plant Kozieglowy near Poznan. In particular, research results were presented on numbers of mesophilic and psychrophilic bacteria, mannitol-positive and mannitol-negative Staphylococcus, Pseudomonas fluorescens (4oC and 26oC), actinobacteria, coliform and microscopic fungi from the air samples collected in all seasons at the eight sampling stations. Based on the research results it was established that in the area of the treatment plant there were facilities potentially emitting odors and microorganisms into the air, including the bar-screen building and grit chamber. The research confirmed that hermetization of the plant technological facilities significantly contributed to effective reduction of microorganism emission into the environment. It was confirmed that in the territory and around the municipal facilities (sewage treatment plants, waste processing sites, etc.) a maximal odor and bioaerosol emission reduction was required, which might be achieved via hermetization of the most nuisance facilities. Additionally, an appropriate equipment exploitation and safety at work regulations should be obeyed, while knowledge on health risks must be regularly refreshed

Contact angle assessment of wood-polymer composites treated with activated sludge

Kompozyty polimerowo-drzewne (WPC), ze względu na swoje unikatowe właściwości, mogą być wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu, w tym także jako wypełnienie/nośnik w technologii oczyszczania ścieków z zastosowaniem złoża ruchomego (MBBR – Moving Bed Biofilm Reactor). Przedstawiono wyniki badań zmiany zwilżalności kompozytów WPC poddanych działaniu osadu czynnego w ciągu 6 lub 12 miesięcy. Stwierdzono, że zwilżalność w istotnym stopniu wpływa na stopień absorpcji i agregacji na materiale – cechy zależne głównie od energii powierzchniowej, determinującej m.in. szybkość i stopień tworzenia biofilmu (narastającego na powierzchni elementu z tworzywa zanurzonego w bioreaktorze) oraz wodochłonność danego materiału. Stwierdzono bezpośrednią zależność wartości kąta zwilżania od składu kompozytu WPC i czasu jego przebywania w bioreaktorze z osadem czynnym. Próbki referencyjne niepoddane działaniu osadu czynnego wykazywały porównywalną i niezależną od składu zwilżalność. Zaobserwowano, że wydłużenie czasu ekspozycji do 12 miesięcy wyraźnie pogorszyło zwilżalność kompozytów.Due to their unique properties, wood-polymer composites (WPC) can be successfully used in many branches of industry including fillings/carriers in wastewater treatment technology based on moving bed biofilm reactor (MBBR). The changes in wettability of WPC composites treated by activated sludge for 6 or 12 months were investigated. Wettability is a property that significantly influences the degree of absorption and aggregation of the material. They mainly depend on the surface energy, the value of which determines, among others, the rate and degree of biofilm aggregation as well as water absorbability of a given material. Research has shown a direct effect of the composition of WPC material (including filler content and particle size) and the residence time of WPC in the active sludge bioreactor on the value of the contact angle. The wettability values of reference samples, not exposed to the activated sludge, were comparable and independent from the composition. After extending the exposure time to 12 months the wettability of composites was significantly worsened, because the structure of the composites have been colonized in a permanent manner

Contact angle assessment of wood-polymer composites treated with activated sludge

Kompozyty polimerowo-drzewne (WPC), ze względu na swoje unikatowe właściwości, mogą być wykorzystywane w wielu gałęziach przemysłu, w tym także jako wypełnienie/nośnik w technologii oczyszczania ścieków z zastosowaniem złoża ruchomego (MBBR – Moving Bed Biofilm Reactor). Przedstawiono wyniki badań zmiany zwilżalności kompozytów WPC poddanych działaniu osadu czynnego w ciągu 6 lub 12 miesięcy. Stwierdzono, że zwilżalność w istotnym stopniu wpływa na stopień absorpcji i agregacji na materiale – cechy zależne głównie od energii powierzchniowej, determinującej m.in. szybkość i stopień tworzenia biofilmu (narastającego na powierzchni elementu z tworzywa zanurzonego w bioreaktorze) oraz wodochłonność danego materiału. Stwierdzono bezpośrednią zależność wartości kąta zwilżania od składu kompozytu WPC i czasu jego przebywania w bioreaktorze z osadem czynnym. Próbki referencyjne niepoddane działaniu osadu czynnego wykazywały porównywalną i niezależną od składu zwilżalność. Zaobserwowano, że wydłużenie czasu ekspozycji do 12 miesięcy wyraźnie pogorszyło zwilżalność kompozytów.Due to their unique properties, wood-polymer composites (WPC) can be successfully used in many branches of industry including fillings/carriers in wastewater treatment technology based on moving bed biofilm reactor (MBBR). The changes in wettability of WPC composites treated by activated sludge for 6 or 12 months were investigated. Wettability is a property that significantly influences the degree of absorption and aggregation of the material. They mainly depend on the surface energy, the value of which determines, among others, the rate and degree of biofilm aggregation as well as water absorbability of a given material. Research has shown a direct effect of the composition of WPC material (including filler content and particle size) and the residence time of WPC in the active sludge bioreactor on the value of the contact angle. The wettability values of reference samples, not exposed to the activated sludge, were comparable and independent from the composition. After extending the exposure time to 12 months the wettability of composites was significantly worsened, because the structure of the composites have been colonized in a permanent manner

Changes of surfactants concentration in sewerage system

Obecnie prowadzone badania potwierdzają, że niekontrolowane wprowadzanie związków powierzchniowo czynnych do naturalnych zbiorników wodnych powoduje zakłócenie procesu samooczyszczania wody. Środki powierzchniowo czynne można podzielić na jonowe (kationowe i anionowe), niejonowe i amfoteryczne. Konsekwencją obecności tego typu substancji może być między innymi: flotowanie zawiesin, deficyt tlenowy, pienienie się wód, eutrofizacja zbiorników wodnych, toksyczne oddziaływanie na mikroorganizmy w środowisku wodnym. Następuje zahamowanie procesów biodegradacji łatwo utleniających się związków organicznych i nitryfikacji oraz wzrost toksyczności różnych substancji.There are many chemical compounds in wastewater, including surfactants, some of which may be harmful to the microorganisms involved in the biological wastewater treatment process. Therefore, there is a need for monitoring of the amount of surfactants entering the sewerage. This paper presents the preliminary results of the content of non-ionic surfactants in the catchment of the selected sewer of the city of Poznan and then sewage treatment at Central WWTP. Based on the made analysis, it was found that the concentration of non-ionic surfactants in municipal wastewater remained on the level of several mg/L at diff erent locations of the sewer system, but at some points much higher values were reported. This may be due to extensive sewer system structure and irregular discharge of wastewater form industrial and service sector. On this basis, it is difficult to determine what is the real degree of biodegradation in the sewerage. Therefore, the lab-scale tests should be done

Effect of surface wettability of wood-polymer composites on biofilm formation in wastewater treatment processes

Materiały kompozytowe mogą być z powodzeniem stosowane jako wypełnienie/nośnik w technologii oczyszczania ścieków z zastosowaniem złoża zawieszonego MBBR (ang. moving bed biofilm reactor). Właściwościami decydującymi o możliwości ich wykorzystania w procesach oczyszczania ścieków są chropowatość i stopień zwilżalności powierzchni, mające bezpośredni wpływ na stopień absorpcji i agregacji na niej mikroorganizmów, co jest związane z właściwościami hydrofilowymi lub hydrofobowymi materiału. Zbadano podatność powierzchni kształtek wykonanych z kompozytów polimerowo-drzewnych (WPC) na tworzenie biofilmu w procesie oczyszczania ścieków. Stwierdzono bezpośredni wpływ składu WPC i czasu jego przebywania w bioreaktorze na wartość kąta zwilżania. Wielkość zmiany wartości kąta zwilżania charakteryzuje zdolność materiałów polimerowo-drzewnych do tworzenia się na nich biofilmu.Composite materials, due to their properties, can be used as filling/carrier in the technology of wastewater treatment using a moving bed biofilm reactor (MBBR). The surface roughness and wettability, which are related to the material hydrophobic or hydrophilic properties and directly influence the degree of absorption and aggregation of microorganisms, are crucial from the point of view of application in the wastewater treatment processes. In this work, the susceptibility of the surface of specimens made from the wood-polymer composites (WPC) to biofilm formation in the wastewater treatment process was investigated. The study showed that the composition of WPC and its residence time in the bioreactor have a direct influence on the contact angle. The change in contact angle value determines the ability of biofilm formation on wood-polymer materials