Contribution of prokaryotes and eukaryotes to CO2 emissions in the wastewater treatment process

Reduction of the greenhouse effect is primarily associated with the reduction of greenhouse gas (GHG) emissions. Carbon dioxide (CO2) is one of the gases that increases the greenhouse effect - it is responsible for about half of the greenhouse effect. Significant sources of CO2 are wastewater treatment plants (WWTPs) and waste management, with about 3% contribution to global emissions. CO2 is produced mainly in the aerobic stage of wastewater purification and is a consequence of activated sludge activity. Although the roles of activated sludge components in the purification process have been studied quite well, their quantitative contribution to CO2 emissions is still unknown. The emission of CO2 caused by prokaryotes and eukaryotes over the course of a year (taking into account subsequent seasons) in model sequencing batch reactors (SBR) is presented in this study. In this work, for the first time, we aimed to quantify this contribution of eukaryotic organisms to total CO2 emissions during the WWTP process. It is of the order of several or more ppm. The contribution of CO2 produced by different components of activated sludge in WWTPs can improve estimation of the emissions of GHGs in this area of human activity

Continuous venovenous hemodiafiltration with a low citrate dose regional anticoagulation protocol and a phosphate-containing solution: effects on acid–base status and phosphate supplementation needs

BACKGROUND: Recent guidelines suggest the adoption of regional citrate anticoagulation (RCA) as first choice CRRT anticoagulation modality in patients without contraindications for citrate. Regardless of the anticoagulation protocol, hypophosphatemia represents a potential drawback of CRRT which could be prevented by the adoption of phosphate-containing CRRT solutions. The aim was to evaluate the effects on acid--base status and phosphate supplementation needs of a new RCA protocol for Continuous Venovenous Hemodiafiltration (CVVHDF) combining the use of citrate with a phosphate-containing CRRT solution. METHODS: To refine our routine RCA-CVVH protocol (12 mmol/l citrate, HCO3- 32 mmol/l replacement fluid) (protocol A) and to prevent CRRT-related hypophosphatemia, we introduced a new RCA-CVVHDF protocol (protocol B) combining an 18 mmol/l citrate solution with a phosphate-containing dialysate/replacement fluid (HCO3- 30 mmol/l, Phosphate 1.2). A low citrate dose (2.5--3 mmol/l) and a higher than usual target circuit-Ca2+ (<=0.5 mmol/l) have been adopted. RESULTS: Two historical groups of heart surgery patients (n = 40) underwent RCA-CRRT with protocol A (n = 20, 102 circuits, total running time 5283 hours) or protocol B (n = 20, 138 circuits, total running time 7308 hours). Despite higher circuit-Ca2+ in protocol B (0.37 vs 0.42 mmol/l, p < 0.001), circuit life was comparable (51.8 +/- 36.5 vs 53 +/- 32.6 hours). Protocol A required additional bicarbonate supplementation (6 +/- 6.4 mmol/h) in 90% of patients while protocol B ensured appropriate acid--base balance without additional interventions: pH 7.43 (7.40--7.46), Bicarbonate 25.3 (23.8--26.6) mmol/l, BE 0.9 (-0.8 to +2.4); median (IQR). No episodes of clinically relevant metabolic alkalosis, requiring modifications of RCA-CRRT settings, were observed. Phosphate supplementation was needed in all group A patients (3.4 +/- 2.4 g/day) and in only 30% of group B patients (0.5 +/- 1.5 g/day). Hypophosphatemia developed in 75% and 30% of group A and group B patients, respectively. Serum phosphate was significantly higher in protocol B patients (P < 0.001) and, differently to protocol A, appeared to be steadily maintained in near normal range (0.97--1.45 mmol/l, IQR)

Bioindication researches of the municipal wastewater treatment process at the “Hajdow” wastewater treatment plant

W kolejnych urządzeniach ciągu technologicznego oczyszczalni ścieków bytują mikroorganizmy spotykane również w naturalnych zbiornikach wodnych, gdzie badania bioindykacyjne prowadzone są od dziesięcioleci. Mikroorganizmy w komorach bioreakcji, występując w postaci osadu czynnego, tworzą biologiczny czynnik procesowy oczyszczania ścieków. Występując również na powierzchni urządzeń stykających się ze ściekami, tworzą specyficzny biofilm (pekton), który - co prawda - nie pełni funkcji procesowych tak jak osad czynny, ale podobnie jak on może spełniać funkcje obiektu używanego do celów bioindykacyjnych. Proponowana praca zawiera przegląd informacji związanych z bioindykacyjną kontrolą procesów oczyszczania ścieków oraz przykładowe wyniki badań prowadzonych na obiektach miejskiej oczyszczalni ścieków „Hajdów” w Lublinie. Badania te prowadzono, wykorzystując podczas identyfikacji organizmów często w ostatnim czasie stosowane grupy morfologiczno-funkcjonalne. Uzyskane w ten sposób wyniki mogą posłużyć podczas obliczania indeksów biocenotycznych skorelowanych z biochemicznymi wskaźnikami poziomu zanieczyszczeń, takimi jak BZT5 czy ChZT.The microorganisms common in the natural watercourses, where the bioindicative measurements have been conducted for decades, reside also in the following facilities of wastewater treatment plants (WWTPs) technological line. In the bioreactor chambers, the microorganisms forming an active sludge create the biological process factor of sewage treatment. Microorganisms covering also the surfaces of technological devices swilled by sewage forms the specific biofilm, which is not functioning as a process factors, like an active sludge, but it can function as a suitable object for bioindicative purposes. This paper presents the review of information concerning the problem of bioindicative control of wastewater treatment processes and exemplary results of researches conducted at the technological objects of municipal WWTP “Hajdow” in Lublin, Poland. During these researches to organisms identification the recently often applied morphological-functional groups were employed. The obtained results may be applied during the calculations of biocenotic indices correlated to the indicators of pollution eg BOD5 and COD

Wybrane modele transportu osadów w systemach kanalizacji grawitacyjnej

The sediments in gravitational sanitation systems appear when the velocity of flow decreases below the value of hydraulic self-purification. These sediments have the significant influence on the processes occurring in the sanitation systems, causing inter alia the periodical fluctuation of loads entering the wastewater treatment plants. The sediments deposited in the channel are also causing the changes of the shape of pipe cross-section thus influencing the changes of physical and hydrodynamic parameters of the whole system. The sediments are also influencing the development of the sulphuric corrosion of pipes and intensity of biological biodegradation of wastewater in sanitation conduits. The research concerning the wastewater sediments and the connected processes are pretty costly so they are only being conducted in countries in which the biding law requires the mathematical modeling of mass transport to the wastewater plants and storm spillways. The results of this research give the necessary data to calibration of hydraulic models. The general description of structure and properties of sediments should be known at the stage of the consideration of minimal inclinations of conduits. It is also very important during the modeling of pollutants load transport in sanitation system and the process of wastewater biodegradation, because for different type and properties of sediments different model of transport should be used. The classification of sediments based on literature research and the results of classification research in sanitary systems in Chelm, Poland, as well as models often used for describing of sediment transport in gravitational conduits were presented.Osady w kanalizacji grawitacyjnej występują w przypadku, gdy prędkość przepływu ścieków spada poniżej prędkości hydraulicznego samooczyszczania przewodów. Osady mają duży wpływ na procesy przebiegające w systemie kanalizacyjnym, powodując m.in. znaczne okresowe wahania ładunku w dopływie do oczyszczalni. Gromadzące się na dnie przewodów osady powodują również zmianę kształtu i pola powierzchni przekroju czynnego przewodu, a tym samym wpływają na zmianę parametrów fizycznych i hydrodynamicznych całego systemu. Osady wpływają też w dużej mierze na rozwój korozji siarczanowej kanałów oraz na intensywność procesów biodegradacji ścieków w przewodach kanalizacyjnych. Badania dotyczące osadów ściekowych oraz związanych z nimi procesów są dość kosztowne, więc prowadzi się je na szerszą skalę jedynie w tych krajach, gdzie regulacje prawne wymagają matematycznego modelowania transportu masy zanieczyszczeń do oczyszczalni ścieków oraz przelewów burzowych. Wyniki takich badań dostarczają danych niezbędnych do kalibracji odpowiednich modeli matematycznych. Ogólna charakterystyka struktury i właściwości osadów powinna być znana na etapie rozważania metody doboru minimalnych spadków dna kanałów grawitacyjnych, ma także duże znaczenie podczas modelowania transportu ładunków zanieczyszczeń w sieci kanalizacyjnej oraz powiązanych z tym zagadnieniem procesów biodegradacji ścieków. Właściwości osadów muszą być uwzględnione przy doborze modelu opisującego ich transport. Przedstawiono klasyfikację osadów na podstawie literatury krajowej i zagranicznej, modele stosowane do opisu transportu osadów w kanalizacji grawitacyjnej oraz zaprezentowano wyniki badań klasyfikacyjnych osadów zlokalizowanych w sieci kanalizacyjnej Chełma

SBR bioreactor modelling with the GPS-X simulator

Najistotniejsze z punktu widzenia eksploatatorów oczyszczalni ścieków jest uzyskanie maksymalnej skuteczności oczyszczania przy jak najniższych nakładach finansowych. Współcześnie w dążeniu do takiego celu pomocne stają się programy komputerowe pracujące w oparciu o modele matematyczne odzwierciedlające kinetykę i stechiometrię procesów oczyszczania ścieków. Opracowanie modelu istniejącej w rzeczywistości oczyszczalni umożliwia wprowadzenie do pierwotnej technologii i przetestowanie różnych modyfikacji przy niewielkich nakładach finansowych i bez ryzyka wprowadzenia zaburzeń w realnie działających urządzeniach. Takie podejście do tematu pozwala zaoszczędzić czas i pieniądze, a co najważniejsze nie wpływa negatywnie na środowisko naturalne. W pracy wykorzystany został program komputerowy GPS-X firmy Hydromantis (wersja 5.0), bazowym modelem matematycznym do opisu procesów realizowanych metodą osadu czynnego był model ASM2d. W ramach opracowania przedstawiono model komputerowy wykonany w oparciu o reaktor typu SBR (Sequencing Batch Reactor), pracujący w warunkach laboratoryjnych, oraz wyniki symulacji procesów oczyszczania ścieków miejskich przeprowadzonych przy jego wykorzystaniu. Zaprezentowano także uzyskane wartości rzeczywistej i modelowanej sprawności oczyszczania ścieków miejskich w nawiązaniu do obowiązujących wymogów prawnych.The most important issue from the point of view of the WWTP operator is to obtain the highest efficiency of treatment with the lowest financial outlays. At present, the achievement of such a goal can be aided by computer programs that make use of mathematical models which reflect the kinetics and the stoichiometry of wastewater treatment processes. Constructing the model of an existing WWTP makes it possible to introduce to the present technology and examine many modifications that do not require great financial costs and do not cause disturbances in the on-going processes. Such an approach allows saving both time and money, and what is more important, it does not have negative influence on the natural environment. In the research the GPS-X software package was used and for the description of the processes involving activated sludge method the ASM2d model was applied. Within the study was presented the computer model approximating the operation of the SBR type reactor together with the results of the simulation concerning municipal sewage treatment processes. The real and the modelled treatment efficiency values with reference to the mandatory legal regulations were also shown

Ewolucja studiów Master of Business Administration. Oczekiwania a realia

The aim of this communication is an overall assessment of the condition of Master of Business Administration studies. It is against this background that it attempts to define the level of managerial qualifications and the career paths of graduates

Wpływ charakterystyk geometrycznych kanału na parametry przepływu ścieków

The shape of sanitary conduits consistently defines the cross-section of the wastewater stream, which influences the basic parameters of flow hydrodynamics. The most important of these parameters are wetted perimeter and hydraulic radius, the values commonly used in sanitation systems designing and their work condition modeling. The determination of these parameters is quite simple in case of new conduits in a good technical condition, without the sediments. During the determination of old channels discharge capacity and their work modeling the providing for the sediments deposition is necessary. Deposits covering the bottom of sanitation conduits influence the hydraulic resistance of flow in three different ways: decreasing the cross-section area of the stream, increasing the roughness of the side walls and bottom of the pipe and decreasing the kinetic energy of the stream. The simulation of sanitary network working conditions concerning sediments may have a very important practical meaning. The storm spillways deliveries of the pollutant load included in sediments are, in some cases equal to yearly mean value of pollution contained in treated wastewater delivered to the rivers were observed. Additionally, the variable load of sediments causes non-uniform strain of wastewater treatment plants. The conducted in situ research showed that the height of deposited sediments sometimes was higher than the height of an active area of the stream. The analysis of changes in channel characteristics caused by sedimentation process and their influence on sewage flow parameters were presented. The gained results of calculations showed that sediments bed deposited in the 0.4, 0.5, 0.6 and 0.8 m diameter pipe caused maximum decrease of its wetted perimeter equal to 23.6 %, 22.9 %, 22.3 %, 21.6 % and 39.6 %, 38.7 %, 38.3 %, 37.9 % reduction of actual hydraulic radius value, respectively. The further research concerning other diameters and different shapes of sewer conduits should be conducted.Kształt kolektora kanalizacyjnego w sposób jednoznaczny definiuje przekrój poprzeczny strumienia ścieków, który z kolei wpływa na podstawowe parametry związane z hydrodynamiką przepływu. Najważniejsze z tych parametrów to obwód zwilżony i promień hydrauliczny, czyli wielkooeci standardowo wykorzystywane w pracach projektowych systemu kanalizacyjnego oraz przy symulacjach komputerowych pracy tych systemów. Wyznaczenie tych parametrów jest stosunkowo proste w przypadku wspomnianych nowych kolektorów w dobrym stanie technicznym, bez złogów osadów. Przy określaniu przepustowości starych kanałów oraz modelowaniu ich pracy niezbędne staje się uwzględnianie osadów odkładających się na dnie kanałów oraz narastających na ściankach. Osady zalegające na dnie przewodów kanalizacyjnych mają wpływ na opory hydrauliczne przepływu na trzy różne sposoby, a mianowicie: zmniejszają przekrój wewnętrzny kanału, zmieniają szorstkość ścian i dna oraz podczas rozmywania nagromadzonych złogów zmniejszają energię strumienia przepływających ścieków. Symulacja pracy sieci kanalizacyjnej z uwzględnieniem odkładających się osadów wydaje się mieć duże znaczenie praktyczne, z uwagi na fakt odprowadzania z sieci ogólnospławnych przez przelewy burzowe do wód odbiornika ładunku zanieczyszczeń zawartego w osadach, którego wartość średnia w skali rocznej odpowiada ładunkowi odprowadzanemu z oczyszczalni wraz z oczyszczonymi ściekami. W przypadku sieci rozdzielczej okresowo wymywane osady wpływają także na nierównomierne obciążenie ładunkiem oczyszczalni ścieków. Podczas prowadzonych pomiarów terenowych zaobserwowano, iż wysokość złogów osadów przekraczała niekiedy wysokość czynnego przekroju strumienia ścieków. Zaprezentowano w pracy analizę wpływu zmian charakterystyk kanału wywołanych przez proces sedymentacji osadów na parametry przepływu ścieków. Osady zsedymentowane na dnie przewodów o średnicy 0,4, 0,5, 0,6 oraz 0,8 m powodować mogą zmniejszenie obwodu zwilżonego maksymalnie o 23,6 %; 22,9 %; 22,3 %; 21,6 % oraz promienia hydraulicznego o 39,6 %; 38,7 %; 38,3 % i 37,9 %. Należy przeprowadzić kolejne badania rozwojowe dotyczące innych średnic, kształtów oraz materiałów przewodów kanalizacyjnych

Rodzaje materiału i sposoby eksploatacji a współczynniki szorstkości w przewodach kanalizacji grawitacyjnej

The interceptor of urban wastewater should be treated as a collector and transporter of sewage. The roughness coefficient n is one of the basic parameters influencing the hydraulic conditions of open channels (gravitational flow). The value of n coefficient depends on channel material, carefulness of conjunctions execution and the amount of settled sediments. During the conducted experiments real roughness coefficients of four chosen sanitation conduits in Chelm, Poland were obtained. The choice was made because the different: age of pipes, materials, diameters, inclinations and mean sewage flow velocities. The calculations of n coefficient were based on the Manning formula. The gained results proved the hypothesis of real roughness coefficient increase during the long-lasting exploitation of sanitation channels. The analysis of gained results for selected sanitation pipes in Chelm showed the maximal 43.1 % gain of n coefficient compared with values presented in projecting guidelines. The presented research may be useful during creation and calibration of Chelm sanitation network numerical model. Application of real values of roughness coefficient during model calibration allows to obtain results of calculations more precisely describing the simulated phenomenon.Współczynnik szorstkości n jest jednym z podstawowych parametrów wpływających na warunki hydrauliczne przepływów ze swobodnym zwierciadłem. Wartooeć współczynnika szorstkooeci zależy od materiału, z którego zbudowany jest kanał, od rodzaju, starannooeci wykonania połączeń oraz od zgromadzonych na dnie i obrastających oeciany kanału osadów. Przeprowadzono badania współczynnika szorstkości n dla 4 wybranych przewodów kanalizacji sanitarnej w Chełmie. Wyboru dokonano ze względu na różny czas ich eksploatacji, rodzaj materiału, średnice i spadki kanału oraz prędkości przepływu ścieków. Obliczenia współczynnika szorstkości n przeprowadzono, wykorzystując przekształcony wzór Manninga. Uzyskane wyniki potwierdziły hipotezę, zakładającą wzrost wartości współczynnika n w czasie eksploatacji sieci. Analizując otrzymane wyniki i porównując je z założeniami projektowymi, stwierdzono, iż wyznaczony współczynnik szorstkości dla wybranych przewodów sieci kanalizacyjnej w Chełmie jest większy nawet o 43,1 % od wartości podanych w wytycznych do projektowania. Przeprowadzone badania mogą być pomocne przy budowie i kalibracji modelu hydraulicznego sieci kanalizacyjnej miasta Chełm. Zastosowanie rzeczywistych wartości współczynnika szorstkości w procesie kalibracji modelu numerycznego umożliwi uzyskanie wyników obliczeń symulacyjnych w lepszym stopniu odzwierciedlających procesy zachodzące w opisywanych obiektach

Characteristics of sediments in chosen system of gravitational sanitation

Osady w kanalizacji grawitacyjnej występują w przypadku, gdy prędkość przepływu ścieków spada poniżej prędkości hydraulicznego samooczyszczania przewodów. Osady mają duży wpływ na procesy przebiegające w systemie kanalizacyjnym, powodując między innymi znaczne okresowe wahania ładunku w dopływie do oczyszczalni. Gromadzące się na dnie przewodów osady powodują również zmianę kształtu i pola powierzchni przekroju czynnego przewodu, a tym samym wpływają na zmianę parametrów fizycznych i hydrodynamicznych całego systemu. Osady wpływają też w dużej mierze na rozwój korozji siarczanowej kanałów oraz na intensywność procesów biodegradacji ścieków w przewodach kanalizacyjnych. Badania dotyczące osadów ściekowych oraz związanych z nimi procesów są dość kosztowne, więc prowadzi się je na szerszą skalę jedynie w tych krajach, gdzie regulacje prawne wymagają matematycznego modelowania transportu masy zanieczyszczeń do oczyszczalni ścieków oraz przelewów burzowych. Wyniki takich badań dostarczają danych niezbędnych do kalibracji odpowiednich modeli matematycznych. Ogólna charakterystyka struktury i właściwości osadów powinna być znana na etapie rozważania metody doboru minimalnych spadków dna kanałów grawitacyjnych, ma także duże znaczenie podczas modelowania transportu ładunków zanieczyszczeń w sieci kanalizacyjnej oraz powiązanych z tym zagadnieniem procesów biodegradacji ścieków. W prezentowanej pracy przedstawiono klasyfikację osadów opracowaną na podstawie przeglądu literatury krajowej i zagranicznej oraz zaprezentowano wyniki badań klasyfikacyjnych osadów zlokalizowanych w sieci kanalizacyjnej miasta Chełm.Sediments in gravitational sanitation systems appear when the velocity of flow decreases below the value of the hydraulic self-purification. The sediments have the significant influence on the processes in the sanitation systems causing the periodical fluctuation of loads entering the wastewater treatment plants. The sediments deposited in the channel are also causing the changes of the shape of pipe cross-section thus influencing the changes of physical and hydrodynamic parameters of the whole system. The sediments are also influencing the development of the sulphuric corrosion of pipes and intensity of biological biodegradation of wastewater in sanitation conduits. The research concerning the wastewater sediments and the connected processes are pretty costly so they are only conducted in countries in which the biding law requires the mathematical modeling of mass transport to the wastewater plants and storm spillways. The results of this research give the necessary data to calibration of hydraulic models. The general description of structure and properties of sediments should be known at the stage of the consideration of minimal inclinations of conduits. It is also very important during the modeling of pollutants load transport in sanitation system and the process of wastewater biodegradation. The classification of sediments based on literature research and the results of classification research in sanitary systems in Chelm, Poland were presented in this study