Моделювання кінетики зневоднення осадів стічних вод методом лінійних пропорційностей

https://doi.org/10.23939/jeecs2025.01.001
Надіслано: Квітень 10, 2025
Переглянуто: Травень 05, 2025
Прийнято: Травень 12, 2025

O. Verbovskyi, V. Orel, V. Femiak. (2025) Modeling of wastewater sludge dewatering kinetics using the method of linear proportionalities. Energy Engineering and Control Systems, Vol. 11, No. 1, pp. 1 – 7. https://doi.org/10.23939/jeecs2025.01.001

1
Національний університет «Львівська політехніка»
2
Національний університет «Львівська політехніка»
3
Національний університет «Львівська політехніка»

Осади стічних вод, які скупчуються на очисних спорудах, є водними суспензіями, що виділяють із стічних вод в процесі їх механічного, біологічного або фізико-хімічного очищення. Часто осади в необробленому вигляді протягом десятків років зливалися на переобтяжені мулові площадки, у відвали, кар'єри, що привело до порушення екологічної безпеки й умов життя населення. Через велику кількість колоїдних речовин осади погано віддають воду. На водовіддачу осадів мають великий вплив вологість, співвідношення вільної і зв’язаної води, ступінь дисперсності частинок твердої фази, хімічний склад, структура, в’язкість осаду тощо. На очисних спорудах застосовують наступні процеси обробки осадів стічних вод: ущільнення, стабілізацію, кондиціонування, зневоднення, сушіння, термічну обробку, утилізацію цінних цінних продуктів або ліквідацію осадів. Важливим етапом в утилізації осадів є їх зневоднення, який дає змогу значного зменшення обсягів осадів. Здатність осадів стічних вод стискуватися під дією зовнішнього тиску є однією з характерних його властивостей. Проведено моделювання методом лінійних пропорційностей, що дозволило отримати однакову функціональну залежність за різних комбінацій чисел подібності.

  1. Foladori, P., Andreottola, G. & Ziglio, G. (2010) Sludge reduction technologies in wastewater treatment plants. IWA publishing. https://doi.org/10.2166/9781780401706
  2. Gahlot, P., Balasundaram, G., Tyagi, V. K., Atabani, A. E., Suthar, S., Kazmi, A. A., Štěpanec, L., Juchelková, D. & Kumar, A. (2022) Principles and potential of thermal hydrolysis of sewage sludge to enhance anaerobic digestion. Environmental Research, 214, 113856. https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.113856
  3. Hušek, M., Moško, J., & Pohořelý, M. (2022) Sewage sludge treatment methods and P-recovery possibilities: Current state-of-the-art. Journal of Environmental Management, 315, 115090. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115090
  4. Zhang, X., Ye, P. & Wu, Y. (2022) Enhanced technology for sewage sludge advanced dewatering from an engineering practice perspective: A review. Journal of Environmental Management, 321, 115938. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115938
  5. Jiang, Y., Gao, F., Zhang, N., Li, J., Xu, M. & Jiang, Y. (2023) Dehydration performance of municipal sludge and its dewatering conditioning methods: a review. Industrial & Engineering Chemistry Research, 62(29), 11337–11357. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.3c01553
  6. Skinner, S. J., Studer, L. J., Dixon, D. R., Hillis, P., Rees, C. A., Wall, R. C., Cavalida, R. G., Usher, S. P., Stickland, A. D. & Scales, P. J. (2015) Quantification of wastewater sludge dewatering. Water Research 82, 2–13. https://doi.org/10.1016/j.watres.2015.04.045.
  7. Wójcik, M. & Stachowicz, F. (2019) Influence of physical, chemical and dual sewage sludge conditioning methods on the dewatering efficiency. Powder Technology 344, 96102. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2018.12.001
  8. To, V. H. P., Nguyen, T. V., Vigneswaran, S. & Ngo, H. H. (2016) A review on sludge dewatering indices. Water science and technology, 74(1), 1–16. https://doi.org/10.2166/wst.2016.102
  9. Wu, B., Dai, X. & Chai, X. (2020) Critical review on dewatering of sewage sludge: influential mechanism, conditioning technologies and implications to sludge re-utilizations. Water Research 180, 115912. https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.115912.
  10. Wei, H., Gao, B., Ren, J., Li, A. & Yang, H. (2018) Coagulation/flocculation in dewatering of sludge: a review. Water research, 143, 608-631. https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.07.029
  11. Lau, S. W., Sen, T. K., Chua, H. B. & Ang, H. M. (2017) Conditioning of synthetic sludge and anaerobically digested sludge using chitosan, organic polyelectrolytes and inorganic metal cations to enhance sludge dewaterability. Water, Air, & Soil Pollution, 228, 1–13. https://doi.org/10.1007/s11270-017-3545-8
  12. Fu, Q., Liu, X., Wu, Y., Wang, D., Xu, Q. & Yang, J. (2021) The fate and impact of coagulants/flocculants in sludge treatment systems. Environmental Science: Water Research & Technology, 7(8), 1387–1401. https://doi.org/10.1039/D1EW00165E
  13. Liu, H., Wang, X., Qin, S., Lai, W., Yang, X., Xu, S. & Lichtfouse, E. (2021) Comprehensive role of thermal combined ultrasonic pre-treatment in sewage sludge disposal. Science of the Total Environment, 789, 147862. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.147862
  14. Lo, K. V., Srinivasan, A., Liao, P. H. & Bailey, S. (2015) Microwave oxidation treatment of sewage sludge. Journal of Environmental Science and Health, Part A, 50(8), 882–889. https://doi.org/10.1080/10934529.2015.1019811
  15. Verbovskyi, O., Zhuk, V., Orel, V. & Popadiuk, I. (2023) Optimization of the process of decreasing the filtration resistance of sewage sludge by thermal pretreatment: a case study for the Lviv WWTP. Water Science & Technology, 88(7), 1688–1698. https://doi.org/10.2166/wst.2023.317
  16. Bień, B. (2018) The impact of coagulant PIX 113 modified by ultrasonic field on sewage sludge dewatering. Desalination and Water Treatment, 117, 175–180. https://doi.org/10.5004/dwt.2018.22192
  17. Verbovskyі, O. V. & Davydchak, O. R. (2009) Filtration and compression characteristics of sewage sludge // Environmental protection. Energy saving. Balanced nature management: collection of materials of the I international congress, Lviv, June 28–29 / Lviv: Publishing House of the Lviv Polytechnic National University, 117–118. (in Ukrainian).
  18. Verbovskyі O. V., Sibirny A. V. & Regush A. Ya (2008) Kinetics of sewage sludge dehydration // Bulletin of the Lviv State University of Life Safety. No. 2. 135–139. (in Ukrainian).
  19. Mikhalev, M. A. (2010) Physical modeling of hydraulic phenomena: a textbook. – St. Petersburg: Polytechnic University Publishing House. (in Russian).
  20. Kepych, T. Yu., Kutsenko, O. G. (2004) Fundamentals of similarity theory and dimensional analysis and their application in problems of mechanics: Textbook. – Kyiv: Taras Shevchenko National University. (in Ukrainian).
  21. Minakovskyі, V. M. (1978) Generalized variables of transport theory (fundamentals of theory and reference tables). – Kyiv: Higher School. (in Russian).
  22. Naumenko, I. I. (2005) Hydraulics. Textbook. – Rivne: National University of Water and Environmental Engineering. (in Ukrainian).