Czasopismo Inżynieria i Ochrona Środowiska

ISSN 1505-3695

Kolegium Redakcyjne

Strona czasopisma w trakcie migracji pod NOWYM ADRESEM

UWAGA ! Preferujemy artykuły w języku angielskim.

Drodzy Czytelnicy i Autorzy

Seria wydawnicza "Inżynieria i Ochrona Środowiska" stanowi czasopismo naukowe, w którym są zamieszczane prace naukowe i opracowania techniczne obejmujące szeroko rozumianą inżynierię i ochronę środowiska. Inicjatywa powołania czasopisma powstała w lutym 1997r. w Ustroniu na spotkaniu dziekanów wydziałów politechnik prowadzących kierunki studiów inżynieria środowiska i ochrona środowiska. W 2001r Komitet Inżynierii Środowiska PAN objął swoim patronatem wydawanie naszego czasopisma. 

Mamy nadzieję, że "Inżynieria i Ochrona Środowiska" zyskała już wielu Czytelników. Jak wiadomo jest ona adresowana przede wszystkim do środowisk naukowych, technicznych i przemysłowych, zainteresowanych problematyką publikowanych artykułów. Nie mniej jednak swą ofertę wydawniczą kierujemy zarówno do teoretyków, jak i praktyków, a także do wszystkich osób pasjonujących się inżynierią i ochroną środowiska. Zainteresowanych zapraszamy do współpracy.

 

Tom 6, Numer 2

1. Charakterystyka osadów ściekowych jako element wsparcia przepisów i uregulowań prawnych
Sludge Characterization: a Necessary Support to Regulations
Ludovico SPINOSA
Strony: 131-139

Gospodarka osadowa jest jednym z podstawowych problemów dotyczących współczesnego społeczeństwa. Jest to spowodowane szybkim wzrostem masy osadów w wyniku rozbudowy systemów kanalizacji, budowy nowych instalacji oraz ulepszania już istniejących urządzeń. Potrzeba systematycznej oraz bezpiecznej dla środowiska utylizacji i usuwania osadów różnego pochodzenia jest uznawana przez kraje Unii Europejskiej, których polityka gospodarki osadami jest ukierunkowana zarówno na: (i) rozwój metod oczyszczania umożliwiających redukcję masy wytwarzanych osadów oraz (ii) wykorzystanie osadów zamiast ich usuwania. Obecnie w Europie przepisy i regulacje dotyczące osadów są w fazie istotnych zmian. Nowa dyrektywa dotycząca wykorzystania osadów ściekowych w rolnictwie ma zastąpić prawie w całości dotychczas obowiązującą. Podjęto także prace nad nową dyrektywą dotyczącą bioodpadów, która ma m.in. zachęcić do zapobiegania powstawaniu osadów oraz ich redukcji i wykorzystania. Jednakże, aby gospodarka osadami była prowadzona właściwie i zgodnie z wymaganiami prawnymi, niezbędne jest ustalenie definicji znormalizowanych metod i procedur dotyczących charakterystyki osadów. Z tego powodu Europejski Komitet Standaryzacji powołał Techniczny Komitet 308 (Technical Committee 308), w którego zakresie prac znalazły się: normalizacja metod i procedur stosowanych do charakterystyki osadów oraz opracowanie zaleceń dla prawidłowej gospodarki osadami. W artykule przedstawiono efekty ostatnich prac prowadzonych przez Europejski Komitet Standaryzacji oraz Techniczny Komitet 308.

Sludge management is one of the critical issues facing modern society due to the fast increase in its production as a result of extended sewerage, new work installations and up-grading of existing facilities. The need for a regular and environmentally safe utilization and disposal of sludge of different origin is well recognized by the EU countries, whose sludge management policy is addressed to both (i) the development of treatment methods able to reduce the mass production and (ii) the application of reuse options instead of simple disposal ones. At present, the shape of sludge regulations in Europe is undergoing a period of great changes: a new Directive on land application will revise the previous one almost completely, and the production of a new Directive generally addressed to „bio-waste” has been undertaken to encourage prevention, reduction, and reuse of sludge. However, to properly perform sludge management, and correctly fulfill the legal requirements, the definition of standardized characterization methods and procedures is necessary. For this reason, the European Committee for Standardization (CEN) has established the Technical Committee 308 (TC308) whose scope is the standardization of methods and procedures employed for sludge characterization, and the production of guidelines for good management practice. In this paper the recent developments of work carried out by CEN/TC308 are outlined.

2. Metody posiewowe na składowiskach odpadów i w półsuchych komorach fermentacyjnych
Seeding Methods for Landfills and Semi-Dry Digesters
Duncan J. MARTIN
Strony: 141-155

Przefermentowane osady ściekowe są dobrym materiałem posiewowym dla tradycyjnych komór fermentacyjnych z mieszadłami. Jednakże, zaszczepianie warstwy odpadów stałych stwarza większe trudności, po części z powodu wysokiego stężenia substratu. Ostatnie badania wskazują, że w warstwie odpadów stałych szczepionka powinna być skoncentrowana w materiale posiewowym lub odpadach, nie zaś rozproszona w całej warstwie. Takie zaszczepianie może zapoczątkować proces szybkiej fermentacji w fazie stałej, w której główne reakcje zachodzą w obrębie cząstek stałych. Dlatego też odpowiednie zaszczepianie może znacznie przyspieszyć biodegradację. Może to także stanowić wyjaśnienie, dlaczego wstępnie przefermentowane odpady są dobrym materiałem posiewowym dla półsuchych komór fermentacyjnych, podczas gdy przefermentowane osady ściekowe są skuteczne w przypadku składowisk odpadów. Może to być spowodowane tym, że przefermentowane osady ściekowe rozprzestrzeniają się w masie odpadowej, natomiast przefermentowane odpady zachowują swoją strukturę jako masa posiewowa. Składowanie przefermentowanych osadów ściekowych na składowiskach odpadów nie jest zalecane w niektórych krajach głównie ze względu na powstające odcieki. Jednakże po odpowiedniej obróbce osady te mogłyby stanowić dobry materiał posiewowy, zarówno dla składowisk, jak i komór fermentacyjnych. Takie zagospodarowanie przefermentowanych osadów ściekowych może stanowić niskonakładowy sposób udoskonalenia eksploatacji składowisk odpadów i komór fermentacyjnych.

Digested sewage sludge (DSS) is a good seed material for conventional stirred-tank digesters. However, seeding a bed of solid wastes presents greater difficulties, partly because the bulk substrate concentration is inevitably high. Recent research has suggested that in a bed of solids the inoculum should be concentrated in seed bodies or in small zones of the waste, not dispersed throughout the bed. Such seeding might initiate a fast solid-phase digestion process, in which the main reactions occur within the solids, at an advancing reaction front. Thus, correct seeding might greatly accelerate biodegradation. This might explain why previously digested waste (PDW) is a good seed material for full-scale, semi-dry waste digesters, while DSS is an effective seed for landfills. The reason might be that DSS disperses through the waste, while PDW retains its structural integrity, so acts as a mass of seed bodies. Although the disposal of DSS to landfill is discouraged in some countries, mainly to reduce leachate production, it could probably be formulated into a good seed material for either landfills or digesters. A beneficial outlet for DSS could result, alongside low-cost improvements in the performance of landfills and waste digesters.

3. Zmiany zawartości metali ciężkich podczas fermentacji metanowej kondycjonowanych osadów ściekowych
The Changes of Heavy Metals Content during Methane Fermentation of Conditioned Sewage Sludge
Marta JANOSZ-RAJCZYK, Lidia DĄBROWSKA, Jacek PŁOSZAJ
Strony: 157-166

Badania przeprowadzono z wykorzystaniem osadów ściekowych surowych, pobranych z osadników wstępnych, oraz osadów przefermentowanych miejskiej oczyszczalni ścieków. Zastosowano trzy różne sposoby kondycjonowania: termiczne, polem ultradźwiękowym i elektromagnetycznym. Intensyfikację procesu fermentacji oceniono w oparciu o pomiar ilości powstającego biogazu i zmiany zawartości substancji organicznych. Stwierdzono przechodzenie jonów cynku, miedzi i niklu do cieczy nadosadowej podczas termicznego kondycjonowania osadu w stężeniu nieprzekraczającym 1 mg/dm3. Eksponowanie osadu surowego w polu ultradźwiękowym przyczyniło się do zmiany w wodzie nadosadowej tylko stężenia cynku, natomiast w polu elektromagnetycznym - niklu. Stwierdzono korzystny wpływ termicznego kondycjonowania osadów na fermentację metanową. Kondycjonowanie pozwoliło na uzyskanie w procesie większej sumarycznej ilości biogazu o ok. 6,2% oraz otrzymanie osadu o niższej zawartości substancji organicznych (53,5%) w porównaniu do osadu z fermentacji kontrolnej (62,6%). Nie stwierdzono po procesie fermentacji wzrostu stężenia metali ciężkich w wodach nadosadowych. Brak przechodzenia metali do cieczy spowodował ich kumulowanie się w suchej masie osadów. Największy wzrost zawartości metali po fermentacji stwierdzono w mieszaninie z osadem kondycjonowanym termicznie.

The raw sludge from a primary settler and the digested sludge from a fermentation chamber of the municipal wastewater treatment plant were used in presented experiments. Thermal conditioning, as well as conditioning in ultrasonic and electromagnetic fields were applied. A different degradation degree of organic substrate (hydrolysis) was observed for each type of conditioning applied. The highest contents of TOC were found in supernatants of sludge conditioned thermally. During thermal conditioning of sludge the transition of zinc, copper and nickel ions from sludge to supernatant (in concentration below 1 mg/dm3) was observed. Conditioning in ultrasonic field caused only the transition of zinc, whereas in electromagnetic field the transition of nickel was observed. The intensification of a fermentation process was estimated based on the measurement of biogas production and changes of organic substances contents. The profitable influence of 6-hour thermal conditioning on methane fermentation was observed. During a fermentation process the total biogas production increased about 6,2%. The contribution of organic substances decreased in comparison to the control sample from 53,5 to 62,6%. No increase of biogas generation was observed during fermentation of sludge conditioned in ultrasonic and electromagnetic fields. During fermentation heavy metals were present below inhibitory levels. After fermentation an increase of heavy metals concentrations in supernatant was not stated, because heavy metals were accumulated in a dry mass of sludge. The highest increase of heavy metals contents was observed after anaerobic digestion of a mixture with thermally conditioned sludge.

4. Zastosowanie promieniowania mikrofalowego do kondycjonowania osadów ściekowych
Application of Microwaves for Sewage Sludge Conditioning
Ewa WOJCIECHOWSKA, Piotr KOWALIK
Strony: 167-178

Osady z komunalnych oczyszczalni ścieków charakteryzują się słabą podatnością na odwadnianie i wymagają kondycjonowania. Powszechne stosowanie polielektrolitów do kondycjonowania osadów związane jest z wysokimi kosztami oraz wprowadzaniem do środowiska znacznych ilości środków chemicznych. Z tego względu poszukuje się nowych metod wspomagających odwadnianie osadów ściekowych. Przedstawiono wyniki badań nad zastosowaniem promieniowania mikrofalowego do kondycjonowania osadów ściekowych, prowadzonych w okresie XI 1999 - II 2002. Materiał badawczy stanowiły trzy rodzaje uwodnionych osadów ściekowych z oczyszczalni ścieków „Wschód” w Gdańsku, pochodzące z różnych etapów przeróbki (osad wstępny, mieszany i przefermentowany). Próbki osadów kondycjonowano mikrofalami (częstotliwość 2450 MHz) przy różnych czasach ekspozycji (30¸240 sekund). Dodatkowo osady kondycjonowano polielektrolitem oraz podwójnie: mikrofalami, a następnie polielektrolitem. W badaniach stosowano 2 rodzaje próbek kontrolnych: próbki niekondycjonowane oraz ogrzewane konwencjonalnie w łaźni wodnej. W próbkach kontrolnych i kondycjonowanych oznaczano opór właściwy, czas ssania kapilarnego, zawartość suchej masy w osadzie odwodnionym w wirówce laboratoryjnej. Analizowano również stopień zanieczyszczenia wód odciekowych. Wykazano, iż promieniowanie mikrofalowe modyfikuje strukturę osadów ściekowych i polepsza ich podatność na odwadnianie.

Introducing of highly effective methods of sewage treatment results in an increase of amounts of generated sludge. Regardless of what method of final sludge utilisation is chosen, dewatering remains a fundamental stage of sludge processing. Since dewaterability of sludges from municipal wastewater treatment plants (WWTPs) is typically poor, conditioning of sludge prior to dewatering is necessary. Commonly applied conditioning with polielectrolytes is expensive and as a result huge amounts of chemicals are introduced to environment. Thus new methods of sludge conditioning are searched. The results of the research, performed in the period from November 1999 to February 2002, on application of microwaves for sewage sludge conditioning are presented. Three types of sewage sludge obtained from municipal WWTP “Wschód” in Gdańsk were analysed: raw primary, mixed and anaerobically digested. The sludge samples were conditioned with microwaves (frequency 2450 MHz, contact times from 30 to 240 s) and with two other methods: polielectrolyte and combined microwaves and polielectolyte. Two kinds of control samples were used: raw (unconditioned) and thermally treated (in a conventional heating process). For control and conditioned samples of sludge the following parameters were measured: specific resistance to filtration, capillary suction time and dry matter content in sludge samples dewatered in a laboratory centrifuge. The concentrations of pollutants (BOD5, COD, Ntot, Ptot) in filtrate obtained during sludge centrifugation were also measured. It was found out that microwaves cause modification of sludge structure resulting in improvement of its dewatering characteristics. The effect of microwave conditioning depended on type of sludge. Microwave conditioning was most effective in case of primary sludge, while the poorest effect was observed in case of anaerobically digested sludge. The most effective dose of microwave radiation for each analysed type of sludge was determined. Comparison of microwave and thermal conditioning indicated that the effect of microwaves on sludge dewaterability was caused by other factors than rise of sludge temperature. The drawback of microwave conditioning was grows of pollutants concentrations in the filtrate.

5. Możliwości przyrodniczego wykorzystania osadów ściekowych ze względu na zawartość metali ciężkich
Content of Heavy Metals as a Criterion of Sewage Sludge Usage in Agriculture
Hanna OBARSKA-PEMPKOWIAK, Wiesław BUTAJŁO, Andrzej STANISZEWSKI
Strony: 179-190

W pracy przedstawiono wyniki badań specjacji metali ciężkich w wybranych osadach ściekowych wytwarzanych w oczyszczalni ścieków w Gdańsku. Analizowano następujące osady: wstępne, nadmierne, nadmierne zagęszczone, przefermentowane i mechanicznie odwodnione. Oczyszczanie ścieków odbywa się w układzie procesów mechaniczno-biologicznych. Biologiczne oczyszczanie odbywa się w reaktorze trójfazowym pracującym wg zmodyfikowanego systemu UCT. Do oceny form występowania metali ciężkich w osadach ściekowych zastosowano metodę sekwencyjnej ekstrakcji chemicznej. Określono cztery typy kompleksów metali ciężkich: wiązania wymienne, wodorotlenki, organiczne oraz rezydualne. Miedź oraz cynk występowały głównie w połączeniach z substancjami organicznymi, podczas gdy ołów i kadm znaleziono we frakcjach rezydualnych, tj. w formach trudnych do aktywowania. Na podstawie uzyskanych wyników oceniono stopień potencjalnego zagrożenia środowiska spowodowanego obecnością metali ciężkich w osadach ściekowych.

Investigation was carried out in municipal WWTP „Wschód” in Gdańsk. The flow of sewage was equal to 94,000 m3/day. The treatment consisted of two stages: the first stage - mechanical (4 screens, 2 sent traps, 4 primary settling tanks) and the second one - advanced biological MUCT system (6 reactors each incorporating the following chambers: dephosfotation, predenitrification, denitrification and nitrification followed by 2 secondary settling tanks) modified by the introduction of an additional chamber, which secures deoxidation of sewage recyrculated between nitrification and denitrification chambers. Sewage sludge (primary and secondary) is stabilized by fermentation process. The last step of sludge utilization is mechanical dewatering. The following sewage sludge was tested: primary, secondary, thickened after the Klein’s press, after processes of fermentation and after centrifuges of Noxon. The paper presents the results of investigation referring to the speciation of heavy metals in selected sewage sludge produced in WWTP in Gdańsk. Sequential chemical extraction method was used to evaluate the forms of heavy metals in sewage sludge. Types of heavy metal complexes were described as four fractions (exchangeable bands, hydroxides, organic and residual). Copper and zinc were mainly connected with organic substances. Lead and cadmium were found in residual fraction, e.g. forms which are difficult and very difficult to activate. On the basis of these results the degree of the potential hazard to the environment caused by the contents of heavy metals in sewage sludge can be estimated.

6. Zastosowanie osadów ściekowych w rolnictwie a zawartość metali ciężkich w wodach gruntowych
Use of Sewage Sludge in Agriculture and Content of Heavy Metals in Groundwater
Agnieszka GONTASZEWSKA, Andrzej KRAIŃSKI
Strony: 191-201

Przedstawiono analizę wpływu nawożenia osadami ściekowymi na jakość wód podziemnych. Opisano dokładnie budowę geologiczną i warunki hydrogeologiczne terenu nawożonego osadami ściekowymi. W szczególności przebadano zmiany w zawartości metali ciężkich (Cu, Pb, Cr, Ni, Cd). Stwierdzono niewątpliwe obniżenie zawartości tych jonów, co można wiązać ze wzrostem pH wody podziemnej i zmniejszeniem mobilności tych jonów. W stosunku do innych wskaźników (np. zawartości detergentów) zanotowano dość duży wzrost. W przypadku jonów Cd i Pb zauważono pod koniec okresu badań (po dwóch latach) powolny wzrost ilości w wodzie podziemnej, co można wytłumaczyć wyczerpywaniem się pojemności sorpcyjnej warstwy wodonośnej. Oszacowano czas infiltracji zanieczyszczeń z powierzchni gruntu do warstwy wodonośnej na około 14 dni. Artykuł zawiera dwa przekroje geologiczne przez opisywany teren oraz tabelę porównującą skład chemiczny osadów ściekowych z oczyszczalni Gubin - Guben ze średnimi zawartościami w Polsce.

The influence of sewage sludge on the groundwater’s quality has been shown on the bases of the agricultural exploitation of the sludge from a sewage-treatment plant in years 2000- -2002. The map of the described area has been shown. Little thickness of unsaturated zone is not effective protection against the infiltration of the pollution from the ground surface. This zone consists of fine, middle and coarse sands with thickness more than 15 m. Below the sandy layer there is a loam. The time of pollution’s infiltration can be estimated as about 14 days. This paper contents two geological crosses of the area. The investigations were carried out when fertilization with the sludge had revealed an undoubted increase and decrease in the concentration of some ions as well as the increase in pH of the groundwater. The investigations have also revealed decrease in the concentration of heavy metals in the groundwater. It can be connected with the increase in pH of the groundwater. The investigations have shown the decrease in Cu, Pb, Cr, Ni and Cd amount. In the direction of the water run-off from the fertilized areas there is a village, the inhabitants of which use water from this aquifer. The phenomenon of the increase in the concentration of the heavy metals will be probably apparent after depletion of sorption in the unsaturated zone of the soil. The time can be estimated for not more than several years, taking into account a small area of the fertilized fields and high contents of „pollution” in the sludge (the total of the heavy metals reaches up to 1.5 g/kg). Investigations will be continued for next some years.

7. Wpływ uziarnienia gruntu oraz cech paliwa na różnicę między miąższością pozorną i rzeczywistą LNAPL na zwierciadle wody podziemnej
The Influence of Soil and Fuel Properties on the Difference between Apparent and Actual LNAPL Thickness on the Groundwater Table
Iwona DESKA, Grzegorz MALINA, Arkadiusz RADŁO
Strony: 203-220

Wycieki powierzchniowe oraz przeciekanie podziemnych zbiorników magazynujących stanowią główne źródła zanieczyszczenia gruntów i wód podziemnych substancjami ropopochodnymi. W celu oszacowania objętości wycieku oraz zaprojektowania operacji sczerpywania w określonych punktach zanieczyszczonego obszaru instalowane są studnie obserwacyjne, w których mierzona jest miąższość LNAPL (lekkiej cieczy organicznej jako odrębnej fazy). Oszacowanie rzeczywistej miąższości LNAPL (miąższości produktu na zwierciadle wody podziemnej) na podstawie miąższości pozornej (miąższości produktu w studni) napotyka na wiele trudności. Rzeczywista miąższość LNAPL jest zwykle mniejsza niż miąższość pozorna. Istnieje wiele metod wyznaczania miąższości LNAPL, ale rezultaty otrzymywane za pomocą różnych równań są rozbieżne. Niektóre z tych metod zostały opisane w niniejszym artykule. W artykule zamieszczono wyniki badań mających na celu ustalenie wpływu cech gruntu oraz właściwości i ilości LNAPL na różnicę między miąższością pozorną i rzeczywistą. Przeprowadzono trzy rodzaje eksperymentów na różnych stanowiskach badawczych. Eksperyment I przeprowadzono w kolumnach. Jego celem było porównanie różnic między miąższością pozorną i rzeczywistą dla różnych gruntów i LNAPL. Uzyskane wyniki dowodzą, że ze wzrostem rozmiarów uziarnienia gruntu maleje różnica między miąższością pozorną i rzeczywistą. Z kolei, ze wzrostem gęstości i lepkości LNAPL różnica między miąższościami wzrasta. Eksperyment II przeprowadzono w zbiorniku. Wyniki badań wskazują, że oprócz właściwości gruntu i LNAPL także ilość paliwa ma wpływ na różnicę między miąższością pozorną i rzeczywistą. Eksperyment III został przeprowadzony w celu ustalenia wpływu wahań zwierciadła wody podziemnej na wartość miąższości pozornej. Stwierdzono, że podczas wzniosu zwierciadła wody miąższość pozorna maleje. Podczas opadania zwierciadła wody poprzedzonego wzniosem miąższość pozorna wzrasta, gdyż zostają uwalniane krople LNAPL złapane uprzednio pod zwierciadłem wody.

Surface spills and leakages from underground storage tanks are main sources of soil and groundwater contamination with oil hydrocarbons. To assess a volume of the spill and to design recovery operations, observation wells are installed in specified points of the contaminated area to measure the LNAPL (light non-aqueous phase liquid) thickness. Estimation of the actual LNAPL thickness (product thickness on the groundwater table) from the apparent thickness (product thickness in a well) presents a number of difficulties. The actual LNAPL thickness is usually lower than the apparent LNAPL thickness. There are methods developed for estimating of actual LNAPL thickness, but the results obtained with different formulas are inconsistent. Some of these methods are described in this paper. This paper presents results of laboratory investigations aimed to find out an influence of soil and fuel properties and quantities on a difference between apparent and actual LNAPL thickness. Experiment I was conducted in columns. A goal was to compare the apparent and actual thickness for various soils and LNAPLs. Results indicate that when the grain size diameters and the pore sizes decrease, the difference between apparent and actual LNAPL thickness increases. Moreover, if the density and viscosity of LNAPL increase, the difference between apparent and actual thickness increases, too. Experiment II was conducted in a tank. Results show that the amounts of LNAPL present in soil (besides fuel and soil properties), influence the difference between apparent and actual thickness. The goal of the experiment III was to find out the influence of a fluctuating water table on the apparent LNAPL thickness. During increase of the water table level the apparent LNAPL thickness decreases and during a fall of the water table the thickness increases. This is because LNAPL which was previously trapped below the water table was released.

8. Nanofiltracja jako metoda usuwania ubocznych produktów utleniania i dezynfekcji oraz ich prekursorów z wód naturalnych
Nanofiltration as the Method of Removal of Precursors and by-Products of Oxidation and Disinfection from Natural Waters
Krystyna KONIECZNY, Dorota PANEK, Michał BODZEK
Strony: 221-238

Procesowi uzdatniania wody towarzyszy powstawanie licznych produktów ubocznych. Poniższy artykuł stanowi próbę przybliżenia czytelnikowi zagrożeń związanych z przedostawaniem się tych związków do wody pitnej, jak również wskazuje na potencjalne metody ich usuwania ze szczególnym wskazaniem na procesy membranowe. Przedstawiono podstawowe parametry przebiegu procesu nanofiltracji oraz główne jego zastosowanie. Omówiono, na podstawie dostępnej literatury światowej i polskiej, osiągnięcia związane z zatrzymywaniem prekursorów ubocznych produktów utleniania - naturalnej substancji organicznej (NSO) z użyciem membran nanofiltracyjnych. Dodatkowo poruszono problem usuwania domieszek i zanieczyszczeń wód naturalnych za pomocą technik membranowych.

For the last dozens years a considerable development of membrane techniques has been observed. At the present time membrane processes are applied in many branches: environmental protection, desalination, water treatment, pharmaceutical and food industry and many others. The special example of membrane techniques is so called pressure - driven membrane process. It includes: microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis. This paper is the review of literature concerning the tests on the application of nanofiltration in water treatment. It describes the processes of retention of pollutants and other admixtures in natural waters by nanofiltration (NF) membranes, as well as removal of natural organic matter causing formation of disinfecting by-products. A lot of compounds, occurring in water in natural way, bring about some problems during water treatment. They are mainly humus substances (HS), which in natural environment do not pose hazard to human health, but their specific properties decide about the reactivity with different water pollutants and are not indifferent to consumer’s health. During oxidation HS react very fast with the oxidants, as the result of which many compounds, usually harmful and carcinogenic are formed. We should mention among others such as halogen derivatives (trihalomethanes, halogenic acids, haloacetonitriles) and others products of oxidation processes (aldehydes, ketones, acids and etc.). The removal of the precursors of this compounds (natural organic substances) or by-products of oxidation in membrane processes could be a breakthrough in conventional methods of water treatment. Applications of nanofiltration can be found in the treatment of surface water as well as groundwater. The possibility of using NF for the removal of hardness, natural organic material (NOM), and micropollutants such as pesticides is discussed. Some of these applications have proven to be reliable and can be considered as known techniques; other applications are still studied on pilot and laboratory scale.

9. Badanie zjawiska „foulingu” polipropylenowej membrany mikrofiltracyjnej pracującej przy przepływie jednokierunkowym
The Studies of the Fouling Process of the Dead-End Polypropylene Microfiltration Membrane
Dorota SĄKOL, Krystyna KONIECZNY
Strony: 239-255

Przeprowadzono badania zjawiska „foulingu” polipropylenowych membran mikrofiltracyjnych o średnicy porów 0,2 mm, pracujących przy przepływie jednokierunkowym. Membrany te służą do wstępnego przygotowania odsolin z obiegu chłodzącego elektrowni przed procesem odwróconej osmozy. Wykazano, że przeważający udział w blokowaniu przepływu przez pory membrany ma tworzący się placek filtracyjny (współczynnik retencji zawiesiny 92%). Określono skład chemiczny zawiesiny i porównano go ze składem zanieczyszczeń odkładających się na powierzchni membran. Spośród substancji rozpuszczonych w nadawie największy udział w blokowaniu porów mają: żelazo ogólne (współczynnik retencji 96%), glin (53%), krzemionka ogólna (20%) oraz substancje organiczne. Obniżenie stężenia tych parametrów w uzdatnianej wodzie potwierdzono testami statystycznymi: T-Studenta dla zmiennych powiązanych w przypadku, gdy populacja różnic stężeń pomiędzy nadawą a permeatem miała rozkład normalny, oraz testem rangowanych znaków Wilcoxona, gdy badana cecha charakteryzowała się rozkładem różnym od normalnego.

The phenomenon of fouling which occurs on 0.2 mm polypropylene microfiltration membranes was investigated using a special dead-end test cell. The raw water was the blow-off water from the power plant cooling system similarly as in the process operating on commercial scale of production. The investigations on turbidity, total hardness, chlorides, sulfates (VI), total iron, aluminum, silica, nitrate nitrogen, ammonia nitrogen, oxygen consumption and absorbance (254 nm) were carried out. Statistical tests show a significant difference among the concentration of turbidity, total iron, aluminum, silica, oxygen consumption, absorbance and also sulfates (VI) in raw water and permeate. All of them are responsible for the pore blocking process of the membranes. The inorganic components of the raw water pollutions may produce large micelles with the negative surface charge. The interaction between hydrophilic colloids and hydrophobic polypropylene membrane occurs. The autopsy of the membrane module shows that the main reason of the transmembrane pressure increase is the formation of the cake layer on the membrane surface, especially at the end of the hollow fibers. The chemical composition of the cake layer corresponds to the chemical composition of the raw water suspended solids. These results were confirmed by the scanning microscope observations and X-ray photography of contaminations deposited on the membrane surface. The hydrobiological observations show the presence of Bacillariophyceae, Cyanophyta and Chlorophyceae which may produce the biofouling. The Bacillariophyceae’s cell walls containing silica can produce hardly soluble deposit on the membrane surface. The results of investigations show that the polypropylene membrane is able to purify water both from soluble contaminations and suspended solids. In case of a too fast fouling process, there is a danger of a significant production costs growth. Using hybrid process, combining the traditional raw water pretreatment with membrane process may occur necessary.