Data clustering analysis in the assessment of wastes using in the sewage filtration

The paper discusses the use of multiclustering statistical analysis in the assessment of domestic wastewater filtration effectiveness. Calculations included data collected over four months of experiments with using waste as filling material of vertical flow filters for domestic sewage treatment. The effectiveness of pollutants removal was analysed in case of mechanically shredded waste in the form of PET flakes, PUR foam trims, shredded rubber tires and wadding. The organic compounds (COD_cr, BOD₅) removal, suspend solids, biogens (as NH₄ ⁺, PO₄ ^3– ions) and oxygen saturation changing compared with sand filling was analysed. Multiclustering statistical analysis allowed to divide pollutants removal efficiency of analysed materials into 3 clusters, depending on the hydraulic loading. The first group consisted in quality parameters of treated sewage: the highest reduction of BOD₅ and NH₄-N. It included the values of quality parameters and indicators for the filtrates obtained at the lowest hydraulic load from columns filled with 60 cm of rubber tires or sand. The second group comprised the results for fillings containing foam, PET and rubber tires (the other hydraulic loads). It featured the highest reduction of total suspended solids and PO₄ ^3–. Removal of easily biodegradable organic compounds was at a similar level in both cluster groups. The filter filled with polyester waste (wadding), which was as effective as 30 cm layer of sand, and the filters filled with 60 cm of sand working at the highest hydraulic load. Third group showed the lowest values of parameters and indicators for analysed filtrates.

W pracy omówiono wykorzystanie wieloklastrowej analizy statystycznej do oceny skuteczności filtracji ścieków bytowych. Obliczenia obejmowały dane zebrane w ciągu czterech miesięcy badań dotyczących wykorzystania odpadów jako materiału wypełniającego filtry z przepływem pionowym. Skuteczność usuwania zanieczyszczeń została przeanalizowana na przykładzie odpadów mechanicznie rozdrobnionych w postaci płatków PET, skrawków pianki PUR, rozdrobnionych opon gumowych i owaty. Analizowano związki organiczne (COD_Cr, BOD₅), zawiesiny ogólne, biogeny (jako jony NH₄ ⁺ i PO₄ ^3–) oraz stopień nasycenia tlenem w przypadku filtracji z zastosowaniem do tego procesu wymienionych odpadów i porównano te wyniki z uzyskanymi w filtrach z wypełnieniem piaskowym. Wieloklastrowa analiza statystyczna dała podstawy do podziału skuteczności usuwania zanieczyszczeń przez materiały filtracyjne w zależności od obciążenia hydraulicznego na trzy grupy. Pierwsza z nich obejmowała parametry jakościowe oczyszczonych ścieków – największą redukcję BZT₅ i N-NH₄ ⁺. Znalazły się w niej wartości parametrów jakościowych i wskaźników dla filtratów otrzymanych w warunkach najmniejszego obciążenia hydraulicznego z kolumn wypełnionych odpadami gumowymi oraz piaskiem o miąższości 60 cm. Druga grupa obejmowała wyniki odnoszące się do wypełnień zawierających piankę poliuretanową, PET i gumę (dla pozostałych obciążeń hydraulicznych). Grupa ta charakteryzowała się największą redukcją zawiesin ogólnych i PO₄ ^3–. Usunięcie łatwo ulegających biodegradowalnych związków organicznych było na podobnym poziomie w obu grupach klastrów. Filtr wypełniony odpadami poliestrowymi (owatą) był tak samo skuteczny, jak filtry wypełnione 30-centymetrową warstwą piasku i filtry wypełnione piaskiem o miąższości 60 cm (w warunkach największego obciążenia hydraulicznego). W trzeciej grupie znalazły się najmniejsze wartości wszystkich analizowanych parametrów i wskaźników dla przedmiotowych filtratów.