Search

Disertacijoje aprašomas kuriamas tretinio nuotekų valymo įrenginys, kuris gali būti taikomas tolesniam (po pagrindinio – biologinio valymo) buitinių nuotekų užterštumui mažinti. Pagrindinis tyrimo objektas yra tretiniam nuotekų valymui tinkami sorbciniai filtrų užpildai ir įrenginiai, skirti azoto ir fosforo junginiams sumažinti po biologinio nuotekų valymo. Disertacijos tikslas – sukurti mažo našumo tretinio nuotekų valymo įrenginį, kuris būtų naudojamas praktikoje po pagrindinio (biologinio) valymo šalinant iš biolo-giškai valytų nuotekų fosforo ir azoto junginius ir nenaudotų cheminių reagentų bei taupytų elektros energijos išteklius, būtų lengvai eksploatuojamas ir saugus. Disertaciją sudaro įvadas, trys skyriai, rezultatų apibendrinimas, naudotos literatūros ir autoriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai. Įvadiniame skyriuje aptariama tiriamoji problema, darbo aktualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, aprašoma tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, ginamieji teiginiai. Įvado pabaigoje pristatomos disertacijos tema autoriaus paskelbtos publikacijos ir pranešimai konferencijose bei disertacijos struktūra. Pirmasis skyrius skirtas literatūros apžvalgai. Jame pateikta tretinio nuotekų valymo poreikio Lietuvoje ir pasaulyje apžvalga bei tretinio nuotekų valymo metodų ir technologijų, pasiekiamo teršalų šalinimo efektyvumo analizė. Skyriaus pabaigoje formuluojamos išvados ir tikslinami disertacijos uždaviniai. Antrajame skyriuje pateikiamos laboratorinėmis ir realiomis sąlygomis atliktų tyrimų metodikos: aprašoma tyrimų eiga, bandomieji stendai, naudoti užpildai, tiriamų nuotekų užterštumo parametrai. Trečiajame skyriuje tiriamos nuotekų užterštumo mažinimo galimybės po pagrindinio nuotekų valymo. Pasiūlyta tretinio nuotekų valymo metodika. Pateikiami sukurto tretinio nuotekų valymo įrenginio rezultatai. Disertacijos tema paskelbta 11 straipsnių: keturi – Clarivate Analytics Web of Science duomenų bazės leidiniuose, turinčiuose citavimo rodiklį, vienas – konferencijų medžiagoje, Clarivate Analytics Web of Science duomenų bazės Conference Proceedings leidinyje, du – recenzuojamose tarptautinių konferencijų medžiagose, keturi – respublikinės konferencijos medžiagoje. Disertacijos tema perskaityti 7 pranešimai Lietuvos bei kitų šalių konferencijose., Daktaro disertacija

The research focuses on ammonia and phosphate removal from wastewater by using a novel metal and microwave-treated clinoptilolite. For increasing adsorption capacity, the samples were calcinated or microwave irradiated in the solutions of Fe(III), Cu (II), or Ca(II) chlorides. BET-specific surface area measurement revealed that the calcination led to a decrease from 18.254 to 11.658 m2/g. The adsorption results were fitted to theoretical models. The PO43− adsorption in all samples as well as NH4+ adsorption in natural and Fe- and Ca-modified samples is best described using the Langmuir–Freundlich model, but in calcinated and Cu-modified clinoptilolite the NH4+ sorption is better characterized by the Freundlich model. The PO43− adsorption in natural and all modified samples is best described using the Langmuir–Freundlich model. Fe-modified and calcinated clinoptilolite showed the highest NH4+ adsorption capacity of 4.375 and 2.879 mg/g. Ca-modified samples demonstrated the lowest adsorption capacity of 0.875 mg NH4+/g. The metal-modified samples exhibit a significantly higher phosphate sorption capacity (from 800.62 for Cu-sample to 813.14 mg/g for the Fe-modified sample) than natural (280.86 mg/g) or calcinated samples (713.568 mg/g). Experimental studies in dynamic conditions revealed high NH4+ and sufficient PO43− ions captured on modified clinoptilolite. This study provides a feasible approach for the synchronous removal of the main eutrophication agents for implementation in additional (tertiary) wastewater treatment facilities.

Nuotekų valyklos dažnai nepasiekia aukšto azoto ir fosforo šalinimo iš nuotekų lygio. Išvalytose nuotekose esantys azoto ir fosforo junginiai patenka į paviršinio vandens telkinius ir sukelia jų eutrofikaciją. Siekiant aukštesnio azoto ir fosforo junginių išvalymo lygio, rekomenduojamas papildomas – tretinis valymas. Eksperimentiniai tyrimai atlikti su nuotekomis iš nuotekų valyklos po biologinio nuotekų valymo. Nuotekų valyklos patalpoje buvo įrengtas filtravimo kolonų stendas. Filtravimo kolonos buvo užpildytos skirtingų filtrų užpildų (kvarcinio smėlio su geležies bei mangano oksidų plėvele, natūralaus ceolito ir Purolite (jonų mainų derva)) sluoksniais. Nustatytos nuotekų teršalų (BDS7, ChDS, NO3–N, NH4–N, PO4–P) koncentracijos į filtravimo kolonas tiekiamose nuotekose ir po jų išleidžiamose nuotekose. Taip pat nustatyti nuotekų pH, filtravimo greitis, slėgio nuostoliai. Tyrimo rezultatai yra naudingi kuriant ir tobulinant tretinio nuotekų valymo įrenginius.

This research investigated the ability of two materials, which are waste generated during water treatment and wastewater treatment, to remove phosphates from water. The selected materials were quartz sand used in drinking water treatment plants (OQS) and incinerated (600 °C) sewage sludge (ISS). The materials were chosen for their composition: both contain aluminium, iron, and calcium. The experiments were carried out in the laboratory (in batch and in columns stand). Modelling of the sorption processes was performed on the basis of results from experiments in batches. The maximum adsorption capacity of the OQS was 1.14 mg/g obtained using the linearized Langmuir model and the maximum adsorption capacity of the ISS was 0.86 mg/g for the linearized Langmuir model (in batch). A pseudo-first-order model obtained using a nonlinear fit can accurately explain phosphate adsorption kinetics using both adsorbents: OQS and ISS. During the column filtration experiment, a higher sorption capacity of the ISS filter media was achieved −2.1 mg of phosphate phosphorus per gram of filter media. The determined adsorption capacity of the investigated materials was average, but the reuse of this waste would help to solve the issues of the circular economy.

After biological wastewater treatment, ammonium nitrogen (NH4-N), nitrate nitrogen (NO3-N), and phosphate phosphorus (PO4-P) remain in the effluent, which is discharged into natural water bodies. For further removal of these wastewater compounds, three selected materials were used as filter media: quartz sand used in drinking water treatment plants, Purolite A502PS resin, and natural zeolite. After placing all selected materials in the first filtration column (height of each layer-30 cm), the concentration of NH4-N in the wastewater was reduced by 5 times (from 8.22 to 1.5 mg/L), the concentration of NO3-N by 6 times (from 2.46 to 0.44 mg/L), and the concentration of PO4-P by 3 times (from 1.56 to 0.45 mg/L). The second column was without a Purolite A502PS layer, so the concentration of NO3-N in the filtrate from the second column was not reduced. The filtration columns were operated for about 2 months, and the filtration was stopped due to clogging with suspended solids (TSS) with an average concentration of 53.2 mg/L. The preliminary removal of TSS from wastewater before filtration through sorbents is recommended. The tested materials effectively treat wastewater of nitrogen (average efficiency 80–83%) or phosphorus (average efficiency 65–67%) and do not pollute the wastewater with environmentally hazardous substances, so they can be used in the development of tertiary wastewater treatment filters.

Nuotekų valymo įrenginių veikliojo dumblo darbas gali būti projektuojamas, optimizuojamas ir vertinamas taikant matematinį modeliavimą. Šio darbo tikslas – ištirti ilgalaikius (10 mėn. trukmės) mažojo individualaus NVĮ darbo duomenis, rasti priklau-somybes tarp parametrų ir patikrinti, ar yra galimybė optimizuoti vykstančius nuotekų valymo procesus taikant įprastus ASM (angl. Activated Sludge Model) modelius. Modeliuojant svarbiausi yra trys kinetiniai ir stechiometriniai kalibravimo parametrai: maksimalus heterotrofinis mikroorganizmų augimo greitis, aerobinis endogeninis heterotrofinės biomasės kvėpavimas ir aerobi-nis heterotrofinės biomasės prieaugis. Tarp šių parametrų turi būti dinaminė pusiausvyra, veikliojo dumblo koncentracija įrengi-nyje turi būti pastovi ir optimali. Išanalizavus gautus duomenis paaiškėjo, kad mažo našumo NVĮ-102 aeracinėje kameroje išma-tuota veikliojo dumblo koncentracija nėra pastovusis dydis. Tyrimo metu ši koncentracija kito nuo 3 iki 6,9 g/l. Kintant veikliojo dumblo koncentracijai, kinta jo apkrova organinėmis medžiagomis (g BDS5/g dumblo sausosios medžiagos), tūrinė apkrova, grąžinamojo veikliojo dumblo debitas (m3/d.), grąžinamojo veikliojo dumblo koncentracija, grąžinamojo veikliojo dumblo pro-centinis kiekis, deguonies poreikis. Apibendrinus galima teigti, kad mažojo NVĮ darbui optimizuoti įprasti ASM modeliai nėra pritaikyti.

Gruntiniame ir šachtinių šulinių vandenyje pasitaikančios nitratų koncentracijos peržengia 50 mg/l ribą, todėl netenkina HN 24:2017 reikalavimų geriamajam vandeniui. Nepakankamai efektyviai išvalytose nuotekose esantys nitratai patenka į paviršinio vandens telkinius ir sukelia jų eutrofikaciją. Nitratų koncentracijos vandenyje mažinimas yra aktuali problema tiek ruošiant geriamąjį vandenį, tiek valant nuotekas. Šiame straipsnyje aprašomi nitratų koncentracijos vandenyje ir nuotekose mažinimo, filtruojant per Purolite užpildą, tyrimai. Pasirinkta medžiaga Purolite A502PS, kuri naudojama cukraus sirupo spalvingumui mažinti ir gali būti naudojama jonų mainų procese, taip pat kaip adsorbentas ir/ar katalizatorius. Eksperimentiniai laboratoriniai tyrimai atlikti naudojant filtravimo kolonėlių stendą ir pasirenkant 10; 20; 30; 60; 120; 240 ml/min debitus. Tyrimo rezultatai parodė aukštą (>90 %) nitratų azoto šalinimo efektyvumą. Jonų mainų procese nitratų jonai buvo keičiami chloro jonais, todėl filtratuose padidėjo chloro jonų koncentracija

Nowadays, the problem of water pollution with phosphorus compounds is especially important. Wastewater treatment plants do not always meet the strict requirements for the residual total phosphorus concentration – 1 mg/l in the treated wastewater. Usually individual wastewater treatment plants have a poorer removal of phosphorus from the wastewater because they are more sensitive to fluctuations in wastewater flow and environmental conditions. Research results in the scientific literature shows that only 30–50% of the phosphorus is removed from the wastewater by conventional methods. Additional wastewater treatment is recommended for higher phosphorus removal efficiency achievement. One of the ways to remove phosphorus from wastewater is filtration through sorbents filter media. The efficiency of three sorbents – Filtralite P, foam-glass and crushed shells to remove phosphorus from biologically treated wastewater is investigated in this article. A phosphate phosphorus concentration was reduced by filtering wastewater through sorbents filter media during the experiment. Concentrations of treated wastewater pollutants, filtration rate, efficiency of sorbents to remove phosphorus from the wastewater were measured and evaluated. Experiment results showed that phosphate phosphorus was effectively removed by Filtralite P sorbent (removal efficiency 97–98%), less effective were foam-glass (removal efficiency 66–95%) and crushed shells sorbents (removal efficiency 39–50%). DOI: https://doi.org/10.3846/enviro.2020.620