- Tytuł:
-
Characterization of the organic fraction of pretreated leachate from old landfill after sonication exposure
Charakterystyka frakcji organicznej odcieków ze starego składowiska po zastosowaniu sonifikacji - Autorzy:
-
Kwarciak-Kozłowska, A.
Sławik-Dembiczak, L. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/297739.pdf
- Data publikacji:
- 2016
- Wydawca:
- Politechnika Częstochowska. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
- Tematy:
-
landfill leachate
IR spectra
ultrasound field
biodegradation
odcieki składowiskowe
spektroskopia IR
pole ultradźwiękowe
biodegradacja - Opis:
-
Collection of municipal waste in landfills, even properly designed and operated, is an important issue in environmental engineering. These are formed by the infiltration of rainfall through the waste bed and eluting with the organic and inorganic compounds, often toxic nature. So far, over 200, have been identified which are organic substances leachate contamination, as many as 35 belongs to the so-called “priority pollutants”. By the decrease in the concentration of organic compounds in the leachate decrease the value of biological and chemical oxygen demand which is dictated by stabilization of landfill as lengthening the time of its life. However, the indicator BOD5 decreases faster as compared to COD therefore BOD5/COD ratio is reduced to as low as 0.06. The leachate produced in mature landfills appears to be the presence of significant amounts of humic acid with very stable structure difficult to breach by bacteria. It was assumed that ultrasonic waves induce change in the structure of organic compounds and contribute to the acceleration of the biodegradability, among other substances in the effluents refractive thereby improve the efficiency of the biological purification processes. For sonification leachate used ultrasonic disintegrator type vibro goal Sonics (40 kHz). The range of vibration amplitude was varied in the range from 25 to 123 μm and exposure time (sonification of leachate) from 60 to 720 seconds. Also the measuring of the size of the energy produced during sonication sonochemical leachate was made. It was found, inter alia, that the sonification process of effluents clearly influenced the formation and release of aliphatic compounds. The –CH2 and –CH3 groups can be released from the humic compounds or aromatic combinations. It was also observed the formation of substantial amounts of compounds with the functional hydroxyl group, which might be derived from alcohols and carboxylic acids. These changes suggested a breach of the chemical structure of organic compounds contained in the leachate, so that, the chemical structure of the formed compounds was more susceptible to biodegradation. The study also determined the effect of ultrasonic field on the evolution of the BOD5 treated leachates and BOD5/COD ratio. The BOD5 sharp increase was observed at the time of sonification of leachate in the range of 60 to 300 s in the whole studied range of amplitudes. This suggests that by the action of the ultrasonic field generated in the effluents of chemical compounds had greater biodegradability.The process confirmed by the change in the ratio of BOD5/COD. The highest value of BOD5 indicator (460 mg/dm3) was at the time of subjecting the leachate impact of ultrasound using amplitude equal to the size of 25 μm and for the time of sonification equal 300 s. In this case the BOD5/COD factor increased to 0.12, and it was about 26% higher as compared to the value of this indicator for leachate no-sonificated (0.089).
Gromadzenie odpadów komunalnych na składowiskach, nawet prawidłowo zaprojektowanych i eksploatowanych, jest istotnym zagadnieniem w inżynierii środowiska z uwagi na problemy ochrony wód gruntowych przed zanieczyszczeniem odciekami. Odcieki powstają w wyniku infiltracji opadów atmosferycznych przez złoże odpadów i wymywanie z niego związków organicznych i nieorganicznych, niejednokrotnie o charakterze toksycznym. Dotychczas zidentyfikowano ponad 200 substancji organicznych będących zanieczyszczeniami odcieków, z których aż 35 należy do tzw. „priority pollutants”. W miarę upływu czasu wskutek obniżania się stężenia związków organicznych w odciekach zmniejszają się wartości biologicznego i chemicznego zapotrzebowania tlenu, co związane jest ze stabilizacją składowiska w miarę wydłużania czasu jego eksploatacji. Wskaźnik BZT5 szybciej maleje w porównaniu z ChZT, w związku z czym stosunek BZT5/ChZT ulega zmniejszeniu nawet do poziomu 0,06. W odciekach powstających na „starych” składowiskach odnotowuje się obecność znacznych ilości kwasów humusowych charakteryzujących się bardzo stabilną strukturą trudną do naruszenia przez bakterie. Dlatego też efektywność ich oczyszczania metodą biologiczną osadu czynnego lub fermentacji metanowej nie jest zbyt wysoka. Założono, że fale ultradźwiękowe wywołają zmianę struktury związków organicznych i przyczynią się do przyśpieszenia biodegradowalności, między innymi substancji refrakcyjnych w odciekach, dzięki czemu wzrośnie efektywność ich oczyszczania w procesach biologicznych. Do nadźwiękawiania odcieków użyto dezintegratora ultradźwiękowego typu Sonisc vibro cel (40 kHz). Zakres wartości amplitud drgań zmienił się od 25 do 123 μm, a czas ekspozycji (nadźwiękawiania odcieków) od 60 do 720 s. Podczas sonifikacji dokonywano również pomiaru wielkości energii sonochemicznej wytwarzanej podczas nadźwiękawiania odcieków. Stwierdzono m.in., że proces sonifikacji odcieków wyraźnie wpłynął na powstawanie i uwolnienie związków alifatycznych. Grupy –CH2 i –CH3 mogły być uwalniane ze związków humusowych lub połączeń aromatycznych; zaobserwowano również powstawanie znacznych ilości związków z grupą funkcyjną –OH, które mogły być pochodnymi alkoholi i kwasów karboksylowych. Zmiany te wskazują na naruszenia struktury chemicznej związków organicznych zawartych w odciekach, wskutek czego powstawały związki o strukturze chemicznej bardziej podatnej na proces biodegradacji. W badaniach określono także wpływ pola ultradźwiękowego na zmiany wskaźnika BZT5 oczyszczanych odcieków oraz na stosunek BZT5/ChZT. Wyraźny wzrost BZT5 obserwowano w momencie nadźwiękawiania odcieków w zakresie od 60 do 300 s w całym przebadanym zakresie amplitud. Sugeruje to, że wskutek oddziaływania pola ultradźwiękowego na odcieki powstają w nich związki chemiczne o większym stopniu biodegradowalności. Zachodzący proces potwierdziła zmiana wartości stosunku BZT5/ChZT. Najwyższą wartość 460 mg/dm3 wskaźnik BZT5 przyjął w momencie poddawania odcieków oddziaływaniu ultradźwięków przy zastosowaniu wielkości amplitudy równej 25 μm i dla czasu nadźwiękawiania 300 s. Współczynnik BZT5/ChZT w tym przypadku wzrósł do poziomu 0,12 i był on o 26% wyższy w porównaniu do wartości tego wskaźnika dla odcieków nienadźwiękawianych (0,089). - Źródło:
-
Inżynieria i Ochrona Środowiska; 2016, 19, 4; 561-575
1505-3695
2391-7253 - Pojawia się w:
- Inżynieria i Ochrona Środowiska
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł