Treatment of persistent organic pollutants in wastewater using hydrodynamic cavitation in synergy with advanced oxidation process

Persistent organic pollutants (POPs) are very tenacious wastewater contaminants. The consequences of their existence have been acknowledged for negatively affecting the ecosystem with specific impact upon endocrine disruption and hormonal diseases in humans. Their recalcitrance and circumvention of nearly all the known wastewater treatment procedures are also well documented. The reported successes of POPs treatment using various advanced technologies are not without setbacks such as low degradation efficiency, generation of toxic intermediates, massive sludge production, and high energy expenditure and operational cost. However, advanced oxidation processes (AOPs) have recently recorded successes in the treatment of POPs in wastewater. AOPs are technologies which involve the generation of OH radicals for the purpose of oxidising recalcitrant organic contaminants to their inert end products. This review provides information on the existence of POPs and their effects on humans. Besides, the merits and demerits of various advanced treatment technologies as well as the synergistic efficiency of combined AOPs in the treatment of wastewater containing POPs was reported. A concise review of recently published studies on successful treatment of POPs in wastewater using hydrodynamic cavitation technology in combination with other advanced oxidation processes is presented with the highlight of direction for future research focus

Study of the process of phenanthrene degradation in a cavitated liquid environment

W artykule przeanalizowano wyniki badań degradacji fenantrenu w roztworach modelowych, w układzie z reaktorem hydrokawitacyjnym. Dokonano oceny wpływu parametrów odnoszących się do konstrukcji reaktora, parametrów prowadzonego procesu kawitacji oraz stężenia początkowego roztworu, na przebieg oraz efektywność degradacji fenantrenu Określenie oddziaływania kawitacji hydrodynamicznej oraz zidentyfikowanie jej efektywności, w zależności od parametrów pracy układu hydrokawitacyjnego, ma zasadnicze znaczenie dla skutecznego projektowania i eksploatacji reaktorów hydrokawitacyjnych.The aim of the study was to analyse the results of the investigation of phenanthrene degradation in standard solutions within a system including a hydrodynamic cavitation reactor. The effect of the reactor’s structural parameters, the parameters of the cavitation process as well as the solution initial concentration on the course and effectiveness of phenanthrene degradation was estimated. It is essential for a successful design and exploitation of hydrodynamic cavitation reactors to identify the effect of hydrodynamic cavitation and assess its efficiency in relation to the parameters of the hydrodynamic cavitation system operation

The evaluation of the cavitation numberin hydrodynamic cavitation including the influence of the orifice plate geometry

W artykule omówiono problematykę określenia wielkości liczby kawitacji w strefie skawitowanej cieczy w funkcji ciśnienia zasilania oraz długości strefy kawitacji z uwzględnieniem wpływu kształtu wzbudnika kawitacji. Badania przeprowadzono na opisanym stanowisku doświadczalnym, z wykorzystanymi do rejestracji manometrami piezoelektrycznymi i wykonanymi torami pomiarowymi, współpracującymi z komputerowym systemem zbierania i przetwarzania danych. W pracy podano przykłady zmian ciśnienia i temperatury po stronie rozprężnej kawitatora, a także zmian ciśnienia w funkcji odległości od miejsca powstawania kawitacji. Omówiono także możliwości oceny pulsacji ciśnienia w funkcji odległości od wzbudnika. Opracowana metodyka badań umożliwia analizę wpływu konstrukcji wzbudnika kawitacji hydrodynamicznej na długość strefy skawitowanej cieczy oraz określenia lokalnych oscylacji ciśnienia kawitacji.The paper presents the determination problem of cavitation number in cavitation zone in liquids as as the function of supply pressure and of the length of the cavitation zone. The problem concerns the influence of the orifice plates geometry. The research is described on experimental setup developed with the use of piezoelectric manometers to record the tracks compatible with the computer measuring system of data collection and processing. The paper gives some examples of changes in downstream pressure as well as temperature and pressure changes as the function of distance from the source of cavitation. The possibility of evaluation of pulse pressure at specified distances from the orifice plate is discussed. The presented research methodology allows for the analysis of the effect of orifice plate geometry on the length of the cavitation zone as well as the determination of local pressure oscillations in cavitation zone

Research on impact of selected parameters of hydrodynamic cavitation system on the anthracene and phenanthrene degradation degree in the cavitating liquid environment

The essence of the undertaken research was to analyze and evaluate the impact significance of cavitation process selected parameters on the course and efficiency of organic compounds degradation in hydrodynamic cavitation conditions in the aqueous environmenton the example of model compounds: anthracene and phenanthrene. As part of the research, the hydrodynamic cavitation reactor equipped with exchangeable cavitation inductor was designed and performed. In laboratory conditions, the effect of changes of chosen process parameters such as the inlet pressure and geometry of cavitation-generating component on the anthracene and phenanthrene degradation degree was examined. In terms of treatment technology, the range values knowledge of these parameters enables the induction of controlled phenomenon of hydrodynamic cavitationin the most efficient conditions. Conducted laboratory tests indicate that theuse of hydrodynamic cavitation is an effective process which allows to reduce the concentrations of anthracene and phenanthrene in model aqueous solutions. The selection of cavitation inductor configuration is a very important aspect while maximizing the technology effects

Badania poprawy biodegradowalności odcieków ze składowisk odpadów z wykorzystaniem kawitacji hydrodynamicznej z ozonowaniem

Odcieki ze składowisk odpadów zawierają w swoim składzie związki refrakcyjne oraz niebiodegradowalne substancje organiczne, które utrudniają lub całkowicie uniemożliwiają oczyszczanie metodami biologicznymi. Za miarę podatności odcieków na biodegradację przyjmuje się wartość współczynnika BZT5/ChZT, która dla odcieków ze składowisk o wieku ponad 10 lat wynosi mniej niż 0.1. Metody zaawansowanego utleniania takie jak kawitacja i ozonowanie mogą wpływać na biodegradowalność odcieków poprzez zmianę struktury cząsteczkowej i rozkład związków wysokocząsteczkowych do niskocząsteczkowych. Kawitacja powoduje rozpad cząsteczek na rodniki i generowanie rodników hydroksylowych (OH), o wysokim potencjalne utleniającym oraz inicjowanie dalszych łańcuchowych reakcji utlenienia i degradacji. Kawitacji towarzyszą również zjawiska wtórne natury mechanicznej, chemicznej i termicznej. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań prowadzonych w zakresie podczyszania odcieków ze składowiska odpadów za pomocą metody kawitacji hydrodynamicznej i ozonowania. Do badań wykorzystano odcieki ze składowiska odpadów komunalnych charakteryzujące się bardzo małą biodegradowalnością (wartości współczynnika BOD5/COD 0.045), o stężeniu ChZT 5969 mg/L i BZT5 270 mg/L. Eksperyment przeprowadzano w czasie 30 minut, w czasie którego do układu kawitacji podawano ozon w sposób ciągły, przy zastosowaniu dawki ozonu 30 mg/L odcieków. Przeanalizowano zmiany w zakresie stężenia ChZT, BZT5, OWO oraz współczynnika BZT5/ChZT w zależności od ilości cykli recyrkulacji. Uzyskane wyniki wskazują na możliwość zastosowania przedstawionych procesów do poprawy biodegradowalności odcieków ze składowiska odpadów komunalnych

Reduction of odour emission from wastewater from sugar industry with application of hydrodynamic cavitation

Obok substancji gazowych, które zagrażają człowiekowi wskutek toksycznego działania, występują substancje pogarszające komfort życia, choć często nie stanowią bezpośredniego zagrożenia zatruciem. Są to związki złowonne, uciążliwe dla człowieka nawet wtedy, kiedy występują w powietrzu w śladowych ilościach. Mogą wywoływać zmęczenie, senność, nadpobudliwość lub odczucie odrazy. Dezodoryzacja jest to usuwanie niepożądanego zapachu. Metody dezodoryzacji gazów odlotowych różnią się od typowych metod oczyszczania gazów. Celem dezodoryzacji nie jest usuwanie wszystkich zanieczyszczeń gazowych ale tylko tych zanieczyszczeń, które są odorantami.Elimination of odorous compounds constitutes an issue requiring individual approach to every single case. When designing a system for purification of effluent gases from malodorous compounds it is important to analyze the source of contamination in order to determine precisely the physicochemical character of arising odours. The choice of efficient deodorization method depends on, among others, an emission, the qualitative composition of emitted odours and the required purification degree. In spite of the existing numerous techniques for reduction of odour nuisance none of them can be regarded as a general-purpose way of treatment. Highly efficientsolutions are inherently connected with significant investment and exploitation expenses, whereas cheaper and less sophisticated methods do not often meet the required standards. This results in the necessity of searching for alternative techniques combining reasonable costs and acceptable performance. Non-conventional oxidation methods in liquid phase can be such a solution, in particular the hydrodynamic cavitation which is coved in this article. The paper presents problems connected with odour nuisance reduction in sugar industry. After finishing the beet campaign waste and technological waters are directed to sludge drying beds. Fermentation processes of organic compounds occurring during the clarification of water cause the formation of malodorous compounds being burdensome to the surroundings. In order to reduce the emission of odorants from waste and technological waters hydrodynamic cavitation was used which degraded organic compounds affecting the arising odours. Identification of odorous compounds emitted from sludge drying beds was obtained by means of gas chromatography. On the basis of the conducted laboratory tests the assumptions to pilot-scale design of the system utilising hydrodynamic cavitation for reduction of odours emission from wastewaters from sugar industry were developed

Odour nuisance from animal waste utilization plant

Odorami nazywa się lotne związki chemiczne o niskim progu wyczuwalności, rejestrowane przez mózg jako nieprzyjemne. Zazwyczaj odory stanowią mieszaninę wielu związków chemicznych o charakterze odorotwórczym, zarówno nieorganicznych, takich jak siarkowodór, amoniak, dwutlenek siarki, tlenki azotu oraz związków organicznych m. in. amin, aldehydów, ketonów, merkaptanów [1]. Odczuwanie zapachu i wrażenie uciążliwości zależy głównie od rodzaju substancji złowonnej, jej koncentracji i częstotliwości występowania w otoczeniu człowieka. Obecność odorów powoduje dyskomfort psychiczny, bóle głowy, brak apetytu, kłopoty z zasypianiem i oddychaniem, występowanie stanów podrażnienia nerwowego czy nawet stanów depresyjnych. Poza negatywnym wpływem na komfort psychiczny, poszczególne związki odorotwórcze mogą posiadać takie właściwości jak toksyczność, mutagenność czy kancerogenność.Arising odours pose a serious problem stemming from the operation of majority of industrial plants. Their negative influence on environment depends on the localization of the plant, composition of emitted odours, their concentration, gas temperature and also size and frequency of emission. Finding the solution to the problem of disagreeableodours is a very difficult task because of the lack of the formal restrictions regarding the emission of odorous substances and the unambiguous criteria of the determination of their nuisance. Animal waste utilization plants are the source of many volatile, odour-producing compounds. In the utilization process a dead animal matter is subject to thermal processing and dewatering which allows for obtaining commercial product known as meat and bone meal. Odorous compounds are formed both as a result of releasing from the supplied material and during its processing. Identification of odorous compounds present in effluent gases emitted from a plant is the first stage of the selection of the proper deodorization method. In this paper the chemical composition of particular odour forming compounds from Animal Waste Utilization Plant JURLUC near Lubartów was identified. The samples were taken with the use of 5 liter Tedlar bags. The extraction of the samples was made by the SPME method using SUPELCO fibers coated with 100 žm layer of PDMS. Sorption of the analytes lasted 10 min at room temperature. The analysis itself was carried out by means of Trace Ultra gas chromatograph coupled to Polaris Q mass spectrometer. Desorption took place in the injection port of the chromatograph at 250°C and lasted for 2 min. During the analysis of the air from the plant 18 odour-producing compounds were identified which belong to the following chemical groups: aliphatic and aromatic hydrocarbon derivatives, phenols, aldehydes and finally nitrogen and sulphur organic compounds. Part of the identified compounds exhibits toxic properties (e.g. trichloroethane, tetrachloroethane, 1,4-dichlorobenzene, xylenes, phenol) or mutagenic properties (e.g. 4-nonylphenol)

Skuteczność ozonowania w rozkładzie kwasu klofibrowego i bisfenolu A w modelowych roztworach wodnych

The article contains a brief characteristic of the compounds counted among PPCPs (Pharmaceuticals and Personal Care Products) and EDCs (Endocrine Disrupting Compounds) along with the presentation of their removal methods used in typical WWTPs (Wastewater Treatment Plants), WTPs (Water Treatment Plants) as well as different methods examined in laboratory conditions. The article also shows the results of the tests on decomposition of the selected compounds (clofibric acid, bisphenol A) in model water solutions with the use of advanced oxidation technique - ozonation. The compounds were selected because of their commonness and large volume of production. The main purpose of the research is to design an appropriate equipment generating ozone that could be used in a technical scale. The mechanisms of the compounds migration as well as their sources in the environment are described in the article. Further studies concerning identification of the by products of these compounds decomposition as well as recognition of the precise mechanisms occurring during different methods application need to be examined in the future.Artykuł zawiera krótką charakterystykę związków zaliczanych do grupy PPCP (Farmaceutyki i produkty pielęgnacyjne) i EDC (związki endokrynnie czynne) wraz z przedstawieniem metod ich usuwania stosowanych w typowych zakładach oczyszczalni ścieków, stacjach uzdatniania wody jak również opisem innych metod analizowanych w warunkach laboratoryjnych. Artykuł przedstawia także wyniki badań rozkładu wybranych związków (kwas klofibrowy, bisfenol A) w modelowych roztworach wodnych przy użyciu zaawansowanej techniki utleniania - ozonowania. O wyborze związków do badań zadecydowała głównie ich powszechność występowania oraz znaczna produkcja. Głównym celem badań jest zaprojektowanie odpowiedniej aparatury wytwarzającej ozon, która może być zastosowana na skalę techniczną. Dodatkowo w artykule opisano mechanizmy migracji tych związków wraz z określeniem ich źródeł w środowisku. Dalsze etapy badań obejmują identyfikację produktów pośrednich rozkładu analizowanych związków, a także poznanie dokładnego mechanizmu zachodzącego podczas stosowania różnych metod degradacji

The possibility of improvements in safety on the example of printing plants

W artykule zaprezentowano problematykę bezpieczeństwa i higieny pracy na stanowisku rolowego maszyny rotograwiurowej. Rotograwiura jest jedną z technik drukarskich, polegająca na przenoszeniu farby drukarskiej z wygrawerowanego cylindra na podłoże (np. karton, folia), a następnie błyskawicznym suszeniu zadrukowanego materiału strumieniem gorącego powietrza. Dążenie wielkich koncernów do wyeksponowania swojej marki oraz zabezpieczenie przed wprowadzeniem na rynek podrobionych produktów spowodowało, że technologia druku rotograwiurowego została zaimplementowana w wielu wiodących firmach poligraficznych. Proces druku rotograwiurowego, z uwagi na jego złożoność, wymaga ciągłego nadzoru ze strony obsługi maszyny, w szczególności rolowego, który odpowiada za zapewnienie ciągłej dostępności surowców i materiałów niezbędnych do produkcji oraz szybką i bezpieczną zmianę narzędzi i farb podczas przezbrajania maszyny. Mając na uwadze liczbę zagrożeń występujących na stanowisku pracy rolowego, a jednocześnie brak wystarczającej ilości fachowej literatury dotyczącej ryzyka pracy na w/w stanowisku dokonano analizy wymogów prawnych oraz norm dla wymienionego stanowiska. Dokonana analiza pozwoliła na opracowanie propozycji technicznych i organizacyjnych rozwiązań, które mogłyby się przyczynić do poprawy warunków bezpieczeństwa i higieny pracy dla stanowiska rolowego maszyny rotograwiurowej.The article presents issues of health and safety at work as a gravure press operator. Rotogravure is one of the printing techniques method for transferring ink from the engraved cylinder to a substrate (eg. paperboard, foil), and then rapidly drying the printed material stream of hot air. The pursuit of major corporations to expose your brand and protection against the introduction of counterfeit products on the market meant that rotogravure printing technology has been implemented in many of the leading printing companies. Rotogravure printing process, due to its complexity, requires constant supervision by the operation of the machine, in particular a gravure press operator, which is responsible for ensuring the continuous availability of raw materials needed for production and a fast and safe change of tools and paints during the changeover. Given the number hazards in the workplace a gravure press operator and while there is not enough professional literature on the risks of the work on this position of an analysis of the legal requirements and the standards for the said position. The analysis allowed us to develop proposals for technical and organizational solutions that could contribute to improving the conditions of health and safety for the position of gravure press operator