INDUSTRY WASTEWATER TREATMENT AND ENVIRONMENTAL PROTECTION

2nd HUSRB Students Meeting of the Project Cross-border network for knowledge transfer and innovative development in wastewater treatment “WATERFRIEND” HUSRB/1203/221/196

INDUSTRY WASTEWATER TREATMENT AND ENVIRONMENTAL PROTECTION Book of abstracts University of Szeged Faculty of Engineerig, April 23-26, 2014

Szeged

PUBLISHER: UNIVERSITY OF SZEGED, FACULTY OF ENGINEERING, 9. Moszkvai krt,6725 Szeged, Hungary, E-mail: [email protected] FOR PUBLISHER: Prof. dr Gábor KESZTHELYI-SZABÓ, Dean of Faculty of Engineering, Szeged

EDITED BY: dr Cecilia HODÚR dr Zsuzsanna LÁSZLÓ dr Marina ŠĆIBAN dr Zita SERES

PUBLISHER READERS AND REVIEWERS: Sándor BESZÉDES dr Ljubica DOKIĆ dr Cecilia HODÚR dr Gábor KESZTHELYI-SZABÓ dr Zsuzsanna LÁSZLÓ dr Radovan OMORJAN dr Biljana PAJIN István PÉTER SZABÓ dr Marina ŠĆIBAN dr Zita SERES dr Dragana ŠORONJA-SIMOVIĆ PRINT Generál Nyomda Kft. 6728 Szeged, Kollégiumi út 11/h NUMBER OF COPIES: 100

ISBN 978-963-306-277-7

2

CONTENT PREFACE Gábor Vigchert THE EFFECT OF OZONE PRETREATMENT FOR THE MICROFILTRATION OF SUGAR FACTORY WASTE WATERS

7

Aleksandra Kopanja WASTEWATER TREATMENT FROM WHEAT STARCH INDUSTRY

9

Sándor József Forrai INJURY ELIMINATION DEVICE PREPARATION OF RIVERS AND CHANNELS IN CASE OF OIL POLLUTION

11

Viktor Bleskanj QUALITY OF THE WASTEWATER OF THE SUGAR INDUSTRY

13

Miklós Hörömpő MODERNIZATION OF AN OFFICE COOLING AND HEATING SYSTEM

15

Igor Molnar COLORANTS REMOVAL BY ULTRAFILTRATION FROM THE INTERMEDIATE PRODUCTS FROM SUGAR PRODUCTION

17

Lajos Kocsis THE EFFECT OF OZONE PRETREATMENT FOR THE MEMBRAINE FILTRATION OF OIL CONTENT WASTE WATERS

19

Milica Unčanin LIFE CICLE ASSESMENT IN ENVIRONMENT PROTECTION

21

Albert Kéri INVESTIGATION OF MEMBRANE SEPARATION COMBINED WITH UV RADIATION AND HETEROGENEOUS PHOTOCATALYSIS

23

3

Smiljka Filipović NITRATE REMOVAL FROM WATER BY BIOLOGICAL DENITRIFICATION

25

István Forrai MEASURING DIELECTRIC PARAMETERS OF CONTINOUS FLOWING FLUIDS

27

Jelena D. Ilić, Branislava G. Nikolovski, Nevena M. Hromiš, Vera L. Lazić WATER CONSUMPTION FOR EMULSIFICATION PROCESS – ENVIRONMENTAL IMPACT

29

Ivana Miljanić TREATMENT OF MEAT INDUSTRY WASTEWATER

31

4

PREFACE The EU finansed project “Cross-border network for knowledge transfer and innovative development” with acronym WATERFRIEND, from HUSRB IPA Cross-border Cooperation Programme (Project number HUSRB/1203/221/196) is coming to an end. It is the 4th and the last trimester when the main activites are the Student Conferences and Cultural Events. The first student meeting was organized by the Serbian partener, the University of Novie Sad, Faculty of Technology, on 27-29. 03.2014. The second event is organized by the Hungarian partner, University of Szeged, Faculty of Engineering, on 23-26. 04. 2014. As it is shown by the Fig.1, the project was based on the Project meetings when the project management made the decisions. The first step for the joint education was the organization of the Training courses, when the theoretical and practical knowledge met with the aim of the project and the aim of the participants. The purchased equipment and the knowledge of the training helped to develop the student’s projects in the field of environmental water problems, i.e. to develop the WATERFRIENDship. This book is summarized the abstracts of the second student meeting and conference, it contains the summaries of the results of the continuous work with the students in the laboratories in the field of environmental protection and industry wastewater treatment. These activities enhance the knowledge transfer between the students, provide mutual student cooperation and strengthening cooperation between project partners as well which could lead to propose new joint project. This all leads to the ultimate objective of improving environmental conditions through prevention and reduction of natural water pollution and as a result healthier life of the inhabitants of cross-border regions in the future.

5

Figure 1.: The shceme of the main activities in the frame of the WATERFRIEND

Figure 2: Participants of the 1st Student meeting

6

THE EFFECT OF OZONE PRETREATMENT FOR THE MICROFILTRATION OF SUGAR FACTORY WASTE WATERS Gábor Vigchert University of Szeged, Faculty of Engineering, Moszkvai krt. 9, H-6725 Szeged, Hungary

In my work I studied how different ozonation pretreatments affect the efficiency of microfiltration of sugar factory waste waters. Waste water from a sugar factory (Senta, Serbia) was collected, examined how ozone affects the membrane filtration parameters such as flux, membrane resistance and to retention values. The amount absorbed ozone was measured and the effect of ozone treatment on filterability and membrane fouling was examined. The filterability of sugar factory waste water and changes of chemical oxygen demand (COD) retention were examined with and without ozone pre-treatment of waste water, and with and without pH adjustment after pretreatment. The maximal permeate fluxes and the maximum volume reduction ratios (VRR) were achieved in the case of ozone-pretreated samples, and after adding Ca(OH)2 to the samples. It was found that the only pre-treated samples resulted in the lowest fluxes due to the significant increase in gel layer resistance. Ca(OH) 2 addition alone resulted increasing flux. The examination of the membrane resistances showed that the resinstance of the membrane (RM) and onset resictance from pore fouling (RF) was not changed significantly, although additon of Ca(OH)2 slightly increased the fouling resistance. Significant change in the growth of the gel layer resistance (RG) , was observed which is caused by the reactions of ozone with pollutants. However, the Ca(OH) 2 reduced the gel-layer resistance, which may explain the higher fluxes in Ca(OH) 2 pretreated wastewater. Results showed that the addition of Ca(OH) 2 and ozone treatment results higher fluxes and higher volume reduction ratios can be achieved during microfiltration of waste water .

7

ÓZON ELŐKEZELÉS HATÁSA CUKORIPARI SZENNYVÍZ MIKROSZŰRÉSÉRE Vigchert Gábor Szegedi Tudományegyetem, Mérnöki Kar, Moszkvai krt. 9, H-6725 Szeged, Magyarország Munkám során cukoripari szennyvíz ózonos kezelését és mikroszűrését végeztem el, és vizsgáltam, hogy az ózonos előkezelés hogyan befolyásolja a membránszűrési paramétereket, mint a fluxus, a membránellenállás és a membrán visszatartási értékei. A munka során mértem a szennyvíz ózon elnyelését és megvizsgáltam az ózonos kezelés hatását a szűrhetőségre, membrán eltömődésére. A kísérletek során megvizsgáltam, hogy milyen a cukorgyári szennyvíz szűrhetősége, illetve a mikroszűrés során a kémiai oxigénigényre vonatkoztatott visszatartás a szennyvíz előkezelése nélkül, ózonos előkezeléssel, illetve a pH beállítása után ózonos előkezeléssel és anélkül. A permeátum fluxusok esetében a legnagyobb fluxusokat és legnagyobb sűrítési arányt az ózonnal és Ca(OH) 2-dal előkezelt szennyvíz szűrése során tapasztaltam. A csak ózonnal előkezelt mérés eredményezte a legkisebb fluxusokat, a gélréteg ellenállás szignifikáns növekedése miatt. A Ca(OH)2 adagolása önmagában is eredményez fluxus növekedést. A membránellenállások vizsgálatánál a membrán saját ellenállása (RM) és a pórusokban fellépő eltömődés (RF) nem volt jelentős, bár a Ca(OH)2-os kezelés kismértékben növeli az eltömődési ellenállást. Jelentős változást a gélréteg ellenállás (RG) növekedése képvisel, melyet az ózonozás okoz. Ugyanakkor a Ca(OH) 2 csökkenti a gélréteg-ellenállást, ami magyarázhatja a Ca(OH)2-dal előkezelt szennyvizek esetében tapasztalt magasabb fluxusokat. Eredményeim azt mutatták, hogy az adagolt Ca(OH) 2 és az ózonos kezelés hatására nagyobb fluxusok és nagyobb sűrítési arány érhető el a szennyvíz szűrése során.

8

PREČIĆAVANJE OTPADNE VODE POREKLOM IZ INDUSTRIJE PŠENIČNOG SKROBA Aleksandra Kopanja University of Novi Sad, Faculty of Technology, Bul. Cara Lazara 1, 21000 Novi Sad, Serbia Industriju skroba kakarterišu otpadni tokovi koji variraju po svom sastavu, tako da to zahteva obiman proces da se dostigne visoki kvalitet finalnog produkta. Otklanjanje vode i separacija proizvoda su dva osnovna koraka u procesu koji utiče na kvalitet proizvoda i na ekonomičnost. Otpadne vode u preradi pšeničnog brašna za dobijanje glutena i skroba uglavnom nastaju nakon separacije skrobnog mleka dekantacijom vode iz separatora. Godišnje se proizvede značajna količina otpadne vode pri preradi pšeničnog brašna za dobijanje glutena i skroba. U dekanterima,otpadne vode s obzirom da nastaju nakon izdvajanja skrobnog mleka, zaostaje najviše skrobnih čestica. Mikrofiltracija je vrsta filtracionog procesa u kome napojna smeša prolazi kroz membranu sa određenim otvorima pora i na taj način dolazi do separacije čestica, molekula većih dimenzija. U okviru eksperimentalnog dela ovih istraživanja ispitivala se mogućnost mikrofiltracije otpadnih voda industrije skroba, na keramičkim membranama nove generacije radi smanjenja hemijske potrošnje kiseonika (HPK). Time se kao permeat dobija voda sa smanjenom HPK i bez mutnoće, koja bi se mogla recirkulisati u proces,a retentat bi se susio i dobio bi se skrob koji bi se mogao preraditi. Za mikrofiltarciju koristi se cevna memebrana sa veličinom otvora pora 200 nm, i to pri transmembranskom pritisku u opsegu 1-3bara, i protoku od 50-150 l/h. Tokom mikrofiltracije pratio se fluks permeata, HPK, sadrzaj suve materije vode kao napojne smeše, permeata i retentata. Fluks je voma bitan parametar s obzirom da je ona polazna osnova za dalje dimenzionisanje uređaja za mikrofiltraciju. Takođe je bitno i njegovo praćenje tokom vremena u cilju predvidjanja zaprljanosti membrane. Najveći fluks permeata, 46 L/m2h ,se dobija pri uslovima rada, kada se pritisak održava na 3 bara i protok od 150 L/h. Pod tim uslovima sadržaj suve materije se smanji za oko 65%, HPK za oko 70%.

9

WASTEWATER TREATMENT FROM WHEAT STARCH INDUSTRY Aleksandra Kopanja University of Novi Sad, Faculty of Technology, Bul. Cara Lazara 1, 21000 Novi Sad, Serbia

Starch industry characterize waste streams that vary in their composition , so that it requires an extensive process to achieve a high quality end product. Removal of water and separation of the product are two main steps in the process that affects product quality and price. Wastewater processing of wheat flour for the preparation of gluten and starch generally occur after separation of starch milk settling water from separator. We produce a significant amount of waste water from the treatment of wheat flour for the preparation of gluten and starch. In the decanter , the waste water resulting from the fact that , after separation of starch milk , most lagging starch particles Microfiltration of the filtration process is a kind of power supply in which the mixture passes through a membrane with a certain pore apertures and thus comes to separation of particles , molecules larger in size . Within the experimental part of the study examined the ability of microfiltration of wastewater starch industry, the new generation of ceramic membranes to reduce the chemical oxygen demand ( COD). This is obtained as a permeate with a reduced water without turbidity and COD, which could be recirculated into the process , and that the retentate is dried , and assigned to the starch , which could be recycled. To use the pipe microfiltration memebrana with 200 nm pore size , and when the transmembrane pressure is in the range of 1 – 3 bar, and a flow rate of 50-150 l / h. During microfiltration followed the permeate flux , COD , dry matter content of water as the feed mixture , permeate and retentate . Flux is voma important parameter since it is a starting point for further sizing device for microfiltration . It is important and its monitoring over time to predict membrane fouling . The largest permeate flux, 46 L/m2h , is obtained when the working conditions are the pressure is maintained at 3 bars and a flow rate of 150 L / h . With these conditions, the dry matter content is reduced by about 65 % , COD by about 70 % .

10

KÁRELHÁRÍTÁSI ESZKÖZ ÖSSZEÁLLÍTÁSA FOLYÓVIZEK ÉS CSATORNÁK OLAJSZENNYEZÉSÉNEK ESETÉRE Forrai Sándor József Szegedi Tudományegyetem, Mérnöki Kar, Moszkvai krt. 9, H-6725 Szeged, Magyarország Munkám célja a havária esetén felmerülő olajszennyezések és a szennyeződések megszüntetéséhez felhasznált anyagok, és a védekezés műszaki megoldásainak bemutatása volt. Ezen felül a témám célja az olajszennyezések elleni védekezésben a leggördülékenyebb és leggyorsabb kárelhárítás, kármentesítés lebonyolításának bemutatása is volt. A tanulmányom megírása során többek között kitértem a beépíthető merülőfalak, olajleszedő berendezések és segédberendezések (különböző olajfelszívó szorbens anyagok) széles skálájára, amit az én általam kiszámított olajszennyezésnél a későbbiek folyamán különböző kombinációkban fel is használtam. Ezen felül idő és létszám kalkulációt végeztem a lehető legegyszerűbb és leghatékonyabb eszköz és emberfelhasználás érdekében. A védekezés során a létszámszükségletet tekintve mindkét eshetőségre nézve, mind a csatornák mind pedig a folyóvizeknél történő kárelhárítás során 32-35 fővel lehet számolni, ami a védelmi osztag létszámával összevetve megfelelő. A védelmi készletben fellelhető eszközök mennyisége és minősége szintén kielégítően jónak mondható. A munkám megírása folyamán az általam kiszámított kiszabaduló olaj mennyisége mind a teljes, mind pedig a részleges csőszakadás, csőrepedés esetében jelentősnek bizonyult, amit a helyi adottságoknak megfelelően a cső átmérőjét, a szállított vizes olaj nyomását is figyelembe véve kaptam. A számolt eredmények alapján arra a következtetésre jutottam, hogy gyors reagálás esetén is részleges csőrepedés esetén akár 20, teljes csőtörés esetén akár 250 köbméter olaj, olajszármazék juthat a természetbe. Ez jelentős mennyiségnek számít, figyelembe véve, hogy 40 liter olaj akár 1 km2-en is látható szennyeződést okozhat. Végeredményben arra a konklúzióra jutottam a rendelkezésemre álló és a hozzáférhető adatok alapján, hogy a felvonultatott védelmi eszközök jelentős ára és a jelenleg készleten lévő eszközök mennyisége nem indokolja a további eszközberuházásokat az adott védelmi osztagnál, viszont jelen pillanatban a védelmi osztagban szereplő állomány gyakorlatoztatásán, az alkalmazásban lévő és a szakterülethez értő szakemberek átlag életkorán javítani kellene, amely jelentős költségmegtakarítással és az esetleges védekezés során történő időmegtakarítással járhat.

11

INJURY ELIMINATION DEVICE PREPARATION OF RIVERS AND CHANNELS IN CASE OF OIL POLLUTION Sándor József Forrai University of Szeged, Faculty of Engineering, Moszkvai krt. 9, H-6725 Szeged, Hungary The aim of my work was to present the material to remove dirt and oil pollution emergency expenses in case of use, and technical solutions for the defense. In addition, the purpose of my research was in the protection against oil pollution presentation of the smoothest and fastest remediation, damage control and management of remediation as well. In the course of writing my thesis I included the broad range of the built-in floating barriers, oil remover equipment and auxiliary equipment (different sorbent materials to absorb oil) what I calculated for the oil pollution at the latest stage in various combinations I used up as well. In addition, I carried out time and number of calculations in the interest of the simplest and most efficient use of device and people. In terms of the defense establishment needs for both eventualities, in the remediation of all the channels and the rivers can calculate with 32-35 people, which is correct as compared to the defense team’s number. The quantity and quality of protection equipment can be found sufficiently good. In the course of writing of my work I have calculated the amount of oil released both full and partial in case of pipe rupture was significant, that I got considering the pipe diameter, the oil pressure is supplied water to local conditions. Based on the calculated results the conclusion is in case of quick reaction also in case of partial pipe rupture even 20, full pipe rupture even 250 cubic meters of oil, oil products may enter to the environment. This is a significant quantity, considering that 40 liters of oil can occur visible contamination on 1 square kilometer. Ultimately come to a conclusion based on the available data is that the significant cost of the deployed security devices and the quantity of devices in the current stock do not justify more investment by the security department, but at the moment should be improved the members of the security department’s practising, and the specialist’s average age, which could means significant cost and time savings in the course of any defense.

12

KVALITET OTPADNE VODE INDUSTRIJE ŠEĆERA Viktor Bleskanj Univerzitet u Novom Sadu, Tehnološki fakultet, Bul. Cara Lazara 1, 21000 Novi Sad, Srbija Prehrambena industrija je značajan zagađivač okoline, koja u raznim proizvodnim procesima stvara veliku količinu organskih i neorganskih otpadnih materijala u čvrstom, gasovitom ili pak tečnom obliku. U poslednje vreme se sve više vremena, truda i sredstava ulaže radi zaštite životne sredine, upravo zbog svesti o ograničenosti prirodnih resursa. Industrija šećera je jedan od najvećih zagađivača okoline. Mada šećerane rade samo sto dana tokom jedne godine, u tom periodu se stvara više miliona m 3 visokozagađivane (HPK 5000-20000mg/l) otpadne vode. Ovu vodu je poželjno prečišćavati pre nego što bi vratili u recipijent. Fabrika Šećera Te-To Senta prerađuje svoju otpadnu vodu pomoću sopstvenog sistema za prečišćavanje vode. Prerada otpadne vode se može podeliti u tri celine. Prva predstavlja recirkulacioni krug vode sa istovara, plavljenja i pranja repe koji su povezani u sistem preko dekantera (6800 m3). Druga celina predstavlja transport dva tipa mulja do taložnih polja (lagune). Prvi mulj je poreklom iz dekantera, a drugi je saturacioni mulj, koji nastaje tokom prerade repe. Nakon taloženja mulja, bistra faza iz dve lagune; preliva u treću lagunu, iz koje se vraća u fabriku na prečistač otpadne vode. Tokom prečišćavanja suspendovane čestice iz vode se istalože, pored toga odigravaju se hemijski i biohemijski procesi. U lagunama se smanjuje sadržaj organskih materija u vodi (BPK5) i dolazi do transformacije glavnih nutritijenata u vodi. Prečistač otpadne vode u šećerani primenjuje aerobno prečišćavanje sa aktivnim muljem. Prečistač se može pustiti u rad kada temperatura vode pređe iznad 10 ºC, ovako se postiže bolje iskorišćenje prirodnog efekta prečišćavanja i smanjenje ekspolatacionih troškova. Prečistač se sastoji iz tri dela. Prvi je bazen za denitrifikaciju sa mešačima, gde se vrši regulacija nivoa azota na stepen koji je pogodan za stvaranje biomase (za uklanjanje ugljeničnog organskog zagađenja). Drugi je bazen za aeraciju sa turbinskim aeratorima, koji predstavlja limitirajući faktor za kapacitet prečistača, zbog potrebnog rastvorenog kiseonika u vodi. Pored nitrifikacije i denitrifikacije, ako je potrebno vrši se i dodavanje fosfora u vodu, da bi obezbedili dobre uslove za stvaranje biomase. Odnos fosfora i ugljeničnog organskog zagađenja preračunato na BPK5 treba da bude CBOD5,IAT:CP,IAT=100:0,3 (mg/l), a odnos i azota i ugljeničnog organskog zagađenja CBOD5,IAT:CN,IAT=100:2 (mg/l).

13

QUALITY OF THE WASTEWATER OF THE SUGAR INDUSTRY Viktor Bleskanj University of Novi Sad, Faculty of Technology, Bul. Cara Lazara 1, 21000 Novi Sad, Serbia The food industry takes a significant place in the pollution of the enviroment; it produces large amounts of solid, gas so as liquid organic and inorganic waste materials. Lately, more and more time, effort and resourses are invested in enviromental protection, becouse of the recognition that natural resourses are limited. The sugar industry is one of the largest polluters. Although sugar factories are only working one hundred days a year, in that period several million m3 of highly contaminated wastewater (COD 5000-20000mg/l) is generated. Before returning it to the recipient, it is desireable to pureificate the water. The sugar factory Te-To Senta cleanes its wastewater using the water decontaminating plant which is part of the factory. The wastewater purification process can be divided in three parts. The first type of sludge is from the decanter, the second is the saturational sludge, which occurs during the sugar beet processing. After the sludge settles, the clear phase from two lagoons (a lagoon for the sludge from the decanter and a lagoon for the saturational sludge) overflows into a third lagoon, from which it returns to the water purification plant in the factory. The third part is the clear phase processing using the water purification plant. During the decontamination the suspended particles settle, in addition, chemical and biochemical processes take place. The organic matter (BOD5) level lowers, and the main nutritients transform in the lagoons. The water purification plant in the sugar factory uses aerobic cleaning with active sludge. The purification plant can start operating when the water temperature is above 10 ºC, this way better natural cleaning effect can be achived, also expolatational charges are lower. The plant contains three parts. The first part is the denitrification pool with mixers, where the nitrogen level is regulated on a proper level that is suitable for the generating of biomass (for the removal of organic carbon pollutants). The second part is the aeration pool with turbine aerators, wich is the limiting factor for the water purificators capacity, because of the required dissolved oxygen amount in the water. The third part is the addititonal decanter where the decontaminated water settles. Along nitrification and denitrification, if needed phosphorus is added to a chive the proper levels for the generation of biomass. The phosphorus, organic carbon pollution (calculated on BOD5) ratio needs to be CBOD5,IAT:CP,IAT=100:0,3 (mg/l), and the nitrogen, organic carbon pollution ratio CBOD5,IAT:CN,IAT=100:2 (mg/l).

14

MODERNIZATION OF AN OFFICE COOLING AND HEATING SYSTEM Miklós Hörömpő University of Szeged, Faculty of Engineering, Moszkvai krt. 9, H-6725 Szeged, Hungary The goal of my work is modernise the heating and cooling system an office building of EDF Démász. This building uses separately builded cooling machines and fan-coils to decrease the temperature. Gas boiler is used to increase the temperature which gives the heat to radiators. I considered the structure of the building, the orientation and the consistence of the ground. With these data I calculated the heat loss of the building. I gave advises how to decrease the heat loss with insulation of the building, changing windows to modern ones and shielding them. The company doesn’t want to renovate the building in this way, they only want to modernise the system. These data determinate the heat pump system I choosed. I choosed the ground probe heat pump system because the ground temperature is the same in the whole year, so that the performance of the system is the same. There is a room in the building full with computers and servers which need continuous cooling. I have chosen two 64.8 kW heat pump to the building which cools the computer room and heat the office rooms. I calculated that the heat transferred from the computer room is enough for heating the offices to 21 °C until -2 °C outdoor temperature. Below this outdoor temperature the other heat pump turns on and transfers heat from the ground. In the summer both heat pumps cool the building and transfer the heat to the ground. This new solution saves 14 million forints per annum to the company. This investion pays off in 3 years. Because of the smaller energy comsumption the CO2 emission is reduced with 101t yearly.

15

IRODAHÁZ HŰTŐ- FŰTŐ RENDSZERÉNEK FELÚJÍTÁSA Hörömpő Miklós Szegedi Tudományegyetem, Mérnöki Kar, Moszkvai krt. 9, H-6725 Szeged, Magyarország Munkám célja az EDF Démász egyik irodaházának épületgépészetének modernizálása. Az irodaházban hűtésre jelenleg egyénileg beépített klímákat és termoventilátorokat használnak, fűtésre két nagyteljesítményű gázkazánt használnak, amelyek radiátorok segítségével adják le a hőt. Az épület hőigényének felmérése során számításba vettem az épület szerkezetét, tájolását, valamint a talaj összetételét. Dolgozatomban javaslatot tettem az épület szigetelésére, nyílászárók cseréjére, valamint árnyékolók beépítésére. A jobban hőszigetelő falak és nyílászárók segítségével az épület kevesebb hőt veszít, így kisebb teljesítményű rendszer beépítése is elegendő, ezáltal kevesebb elektromos energia szükséges a tervezett hőszivattyúk üzemeltetéséhez. A cég nem kíván ilyen jellegű felújítást ezért a jelenlegi állapotokra méreteztem a rendszert. Ezen adatok nagyban befolyásolták, hogy milyen típusú és mekkora teljesítményű hőszivattyút választottam. A választás a talajszondás hőszivattyúra esett, mivel ezen berendezések teljesítménye a talaj hőmérsékletének állandósága miatt az évszakoktól független. Az épületben található egy gépterem, ahol nagy teljesítményű számítógépek, illetve szerverek működnek, melyeknek a hűtését az optimális működés érdekében folyamatosan biztosítani kell. Az épület adottságai és a gépterem folyamatos hűtése érdekében két 64,8 kW teljesítményű hőszivattyút választottam, melyek egyaránt képesek ellátni évszak és igénytől függően az épület hűtését, illetve fűtését az irodákban használt termoventilátorokon keresztül. Számításaim alapján -2 °C-os külső hőmérsékletig a teremből elvont hő elegendő arra, hogy az épület irodáiban a 21 °C-ot biztosítsuk. Télen a gépteremből elvont hő már nem elegendő, ekkor a második hőszivattyú rásegít a talajszondákon keresztül talajból elvont hővel. Nyáron mindkét hőszivattyú az épületből elvont hőt a talajnak adja le. Az új megoldással évente 14 millió forinttal kevesebbet kell költeni a rezsire, ezáltal a beruházás 3 év alatt megtérül. A kisebb energiafogyasztás hatására évente 101t-val kevesebb CO2 kerül a levegőbe.

16

COLORANTS REMOVAL BY ULTRAFILTRATION FROM THE INTERMEDIATE PRODUCTS FROM SUGAR PRODUCTION Igor Molnar University of Novi Sad, Faculty of Technology, Bul. Cara Lazara 1, 21000 Novi Sad, Serbia The sugar industry is one of the most energy-intensive in the field of food and chemical industry. A significant quantity of thermal energy is consumed for the evaporation and beet pulp drying, as well as electrical energy needed for the pumps and for driving the centrifuges. Water consumption depends on the activities of each installation. For example, the consumption of water in Austria was reported at a level of 1.5 m³/t of sugar beet processed, which is equivalent to 9 m³/t of produced sugar (IPPC, 2003). The transport water has high organic contamination due to the soil and sugar from damaged beets. In principle, all the separations in sugar production from beet or cane juices could be performed with appropriate membrane separation processes. In practice, however, regarding the high capacities of the sugar factories and relatively low price of sugar, the investment in an imaginary factory, operating exclusively with membranes or with other new environmentally friendly separation methods, would still be to high. The other approach is to find those membrane separation processes which could be advantageously embedded into or combined with the traditional technology to increase the effectiveness of the sugar production as a whole. This latter concept is closer to the actual state of the industry. Membrane separation is a pressure driven filtration technique in which a solution is forced through a porous membrane. Cross-flow microfiltration (MF) membranes can be used to remove non-sucrose compounds, or to fractionate the retentate rich in colourants. Ultrafiltration (UF) membranes can be applied to concentrate the relevant juices in sugar industry and to remove non-sucrose compounds. As for the required goal, the quality of permeate, expressed through its colour, purity, turbidity, etc., is given the priority. The aim of this research was to define the working conditions and the amont of coloranst retention using 20 nm pore sizes ceramic membrane. By ultrafiltration approximately 35% - 40% colorants could be removed from the sugar syrupof 60% dry matter content, which is an intermediate product in sugar production. The highest reached permeate flux were 21 L/m2h when the pressure was over 9 bars and the flow rate was cca. 350 L/h.

17

IZDVAJANJE BOJENIH MATERIJA IZ MEĐUPROIZVODA INDUSTRIJE ŠEĆERA ULTRAFILTRACIJOM Igor Molnar University of Novi Sad, Faculty of Technology, Bul. Cara Lazara 1, 21000 Novi Sad, Serbia Industrija šećera je jedan od najvećih potrošača energije u polju prehrambene i he- mijske industrije. Značajna količina toplotne energije se koristi za uparavanje i sušenje pulpe repe, kao i električne energije potrebne za napajanje pumpi i centrifuga. Potrošnja vode zavisi od procesa na pojedinačnoj instalaciji. Na primer, potrošnja vode u Austriji je iznosila 1,5 m3/t procesuirane šećerne repe, što je ekvivalentno 9 m3/t proizvedenog šećera (IPPC, 2003). U principu, sve separacije u proizvodnji šećera iz soka repe ili trske mogu da se izvode sa odgovarajućim membranskim separacionim procesima. U praksi, ipak, uzimajući u obzir visoke kapacitete fabrika šećera i relativno nisku cenu šećera, ulaganja u imaginarnu fabriku koja rukuje isključivo sa membranama ili drugim novim ekološkim separacionim metodama bi bila suviše visoka. Drugi pristup podrazumeva nalaženje onih membranskih procesa koji bi mogli da se priključe ili ukombinuju sa tradicionalnom tehnologijom kako bi povećale efektivnost proizvodnje šećera u celini. Trenutnom stanju u industriji je bliži drugi concept. Membranska separacija je filtraciona tehnika pod pritiskom u kojoj rastvor protiče kroz poroznu membranu. Ultrafiltracione membrane (UF) mogu da se koriste za koncentrisanje relevantnih sokova u industriji šećera kao i za uklanjanje nesaharoznih jedinjenja. Što se tiče željenog cilja, kvalitetu permeata, izraženom kroz boju, čistoću, turbiditet itd. se daje prednost. Šećer mora da zadovolji rigorozne kvalitetne zahteve; posebno su važni zahtevi vezani za boju kristala. Takođe, garancija o kvalitetu boje je skupa s obzirom na visoku potrošnju energije pri uparavanju.Čak i kad bi mogla da se obezbedi dovoljna količina energije, limitirani kapaciteti opreme pri uparavnju bi mogli izazvati probleme u fabrici. Cilj ovog rada je bilo definisanje radnih parametara, kao i izdvojene količine bojenih materija korišćenjem keramičke membrane sa otvorima pora od 20 nm. Ultrafiltracijom oko 35% - 40% bojenih materija se može izdvojiti iz sirupa sa sadržajem suve materije od 60%, koji je međufazni proizvod ndustrije šećera. Najveća vrednost fluksa od 21 L/m2h se može postići kada se pritisak održava iznad 9 bara i protok na oko 350 L/h.

18

THE EFFECT OF OZONE PRETREATMENT FOR THE MEMBRAINE FILTRATION OF OIL CONTENT WASTE WATERS Lajos Kocsis University of Szeged, Faculty of Engineering, Moszkvai krt. 9, H-6725 Szeged, Hungary In my thesis work I studied how different ozonation pretreatments affect the efficiency of microfiltration of oily waste waters. For my experiments, I prepared waste water models containing paraffine and engine-oils in different concentrations, and I emulsified them using ultrasonic treatment. The emulsions were ozonated by leading a gas flow through the liquid for different amounts of time. After the pretreatment, the emulsions were filtrated using PES MF membranes, while measuring the flux, the membrane resistances and the retention rates. The aim of my work was to develop a highly efficient and economical combined method for the cleaning of oily waste waters. Upon the results of my measurements an ozone pretreatment can be successful in achievening this: in case of applying particular parameters during the pretreatment I observed the decrease of membrane resistances, meanwhile the flux and the retention rates increased. The model wastewater was made 100 mg / L concentration of said petroleum emulsion for the membrane filtration. 500 mL of this emulsion were treated by ozone. The organic matter content was decrease by the ozone treatment and thereafter a linear growth was observed. This is due to a perfused gas has a flocculating effect and the resulting organic acids were deteriorated the solubility of hydrocarbons in water. The carbon chains are degraded in continuation of ozone treatment and more and more hydrophilic functional groups are formed which hydrophilic functional groups are dissolved the unfolded materials. The complete decomposition of organic materials was made by the effect of sufficiently long ozone treatment. The appropriate amount of ozone - which means 10 minute treatment in 500 mL samples - the total resistance of the membranes was decreased by filtering the treated samples because of the decomposition products were fouled less the pores of the membrane. The value of fluxes was increase by these effects and the retention values of the membranes were also increased at 16 % compared to the control values.

19

ÓZON ELŐKEZELÉS HATÁSA OLAJOS SZENNYVIZEK MEMBRÁNSZŰRÉSÉRE Kocsis Lajos Szegedi Tudományegyetem, Mérnöki Kar, Moszkvai krt. 9, H-6725 Szeged, Magyarország Munkám célja egy ózonos előkezeléssel kombinált membránszeparációs eljárás vizsgálata. A nagyhatékonyságú oxidációs eljárások alapjául gyökös mechanizmusú, bonyolult láncreakciók szolgálnak. Az ózon az oxigénmolekula háromatomos allotróp módosulata, amely egy instabil vegyületként ideális eszköz lehet a szerves anyagok roncsolására. A munkám során különböző szerves keverékolajokat tartalmazó, változó koncentrációjú emulziókat hoztam létre ultrahangos kezelés segítségével, majd ezeket ózonnal kezeltem. Megvizsgáltam, hogy a membránszűrés hatékonyságának és gazdaságosságának szempontjából hogyan hatnak a különböző időtartamú ózonos előkezelések. Ezen előkezelések hatását az ózonálást követő ülepítéssel kombinálva is megvizsgáltam. Különböző ellenőrzőkísérletek révén azt is megfigyeltem, hogy a fellépő flokkuláló hatás illetve az ózonálás hatására keletkező szerves savak milyen hatással vannak az elválasztás hatékonyságára. A fellépő változásokat több, különböző elven működő kimutatási módszer párhuzamos alkalmazásával is nyomon követtem: a vizes fázisú KOI és TOC méréseken túl szerves fázisból olaj analizátor és gázkromatográf segítségével végeztem méréseket. A modellszennyvizek elkészítéséhez háztartási petróleumot, illetve különböző összetételű motorolajokat használtam fel. A membránszűréshez készített modellszennyvizet a 100 mg/L koncentrációjú petróleum emulzió jelentette, amelyből 500 mL térfogatú mintákat kezeltem ózonnal. Az ózonálás hatására a szerves anyag tartalom hirtelen csökkenését követően annak újbóli növekedése volt megfigyelhető. Ez annak köszönhető, hogy az átáramoltatott gáz flokkuláló hatással rendelkezik, illetve a képződő szerves savak rontják a szénhidrogének vízben történő oldékonyságát, azonban további ózon elnyelése esetén a szénláncok tovább bomlanak, és egyre több hidrofil funkciós csoport keletkezik, amely a kihajtott anyagok oldódását okozza. Kellően hosszú ózonálás hatására a szerves anyagok teljes bomlása is lezajlik. A megfelelő mennyiségű ózonnal - amely a már említett 500 mL minták esetében 10 perces kezelést jelentett - kezelt minták szűrésénél a membránok teljes ellenállásának csökkenése volt megfigyelhető, mert a képződő bomlástermékek kevésbé tömték el a membrán pórusait. Mindennek hatására a fluxusok értékében is növekedés volt tapasztalható, a membránok visszatartása pedig a kontroll értékekhez képest 16%-kal nőtt.

20

ANALIZA ŽIVOTNOG CIKLUSA U SLUŽBI ZAŠTITE ŽIVOTNE SREDINE Milica Unčanin University of Novi Sad, Faculty of Technology, Bul. Cara Lazara 1, 21000 Novi Sad, Serbia Life cycle assesment (LCA metoda, takodje poznata i kao analiza životnog ciklusa i analiza 'od kolevke pa do groba') je tehnika koja procenjuje uticaj na životnu sredinu u svim fazama 'života' proizvoda (tj. od sirovih materijala preko obrade, proizvodnje, distribucije, korištenja, popravke, održavanja, i odlaganja ili reciklaže). Negativan uticaj na životnu sredinu se može efikasno smanjiti odredjivanjem faze koja je po nju najštetnija te fokusiranjem na pravljenje izmena u toj fazi.  LCA obuhvata 4 faze: 1. Faza definisanja cilja,područja primjene i obima LCA (definisanje i opisivanje proizvoda, procesa ili aktivnosti) 2. Faza prikupljanje podataka i formiranja inventara LCI (identifikovanje i kvantifikovanje iskorištene energije, vode i materijala kao i emisija u okolinu) 3. Faza ocjenjivanja uticaja životnog ciklusa – LCIA(ocena potencijalnih uticaja potrošnje vode, energije, materijala i emisija u okolinu na čovjeka i životnu sredinu) 4. Faza interpretacije rezultata primjene LCA- (Interpretacija životnog ciklusa obuhvata kritički pregled i prezentaciju rezultata.) Nemoguće je razmatrati razvoj LCA a da se ne uzme u obzir rad organizacija kao što su Society for Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC) i International Organization for Standardization (ISO).  LCA softveri 1. GaBi (Pe International, Nemačka) 2. SimaPro (Pré Consultants, Holandija) 3. Umberto (ifu Hamburg, Nemačka) 4. Boustead Model (Boustead Consulting, Velika Britanija) LCA može da pomogne donosiocima odluka da izaberu proizvod ili proces koji ima najmanji uticaj na životnu sredinu.

21

LIFE CICLE ASSESMENT IN ENVIRONMENT PROTECTION Milica Unčanin University of Novi Sad, Faculty of Technology, Bul. Cara Lazara 1, 21000 Novi Sad, Serbia Life cycle assesment (LCA, also known as life-cycle analysis and cradle-tograve analysis) is a technique to assess environmental impacts associated with all the stages of a product's life from-cradle-to-grave (i.e. from raw material extraction through materials processing, manufacture, distribution, use, repair, maintenance, and disposal or recycling). If the most environmentally harmful of these stages can be determined, then impact on the environment can be efficiently reduced by focusing on making changes for that particular phase.  LCA consists of 4 components: 1. Goal Definition and Scoping- Define and describe the product, process or activity. 2. Inventory Analysis- Identify and quantify energy, water and materials usage and environmental releases. 3. Impact Assessment- Assess the potential human and ecological effects of energy, water, and material usage and the environmental releases identified in the inventory analysis. 4. Interpretation- Interpretation of life cycle involve critical review and result presentation. It's impossible to discuss the evolution of LCA without considering the work of the Society for Environmental Toxicology and Chemistry (SETAC) and International Organization for Standardization (ISO).  LCA software 1. GaBi (Pe International, Germany) 2. SimaPro (Pré Consultants, the Netherlands) 3. Umberto (ifu Hamburg, Germany) 4. Boustead Model (Boustead Consulting, United Kingdom) An LCA can help decision-makers select the product or process that results in the least impact to the environment.

22

INVESTIGATION OF MEMBRANE SEPARATION COMBINED WITH UV RADIATION AND HETEROGENEOUS PHOTOCATALYSIS Albert Kéri University of Szeged, Faculty of Engineering, Moszkvai krt. 9, H-6725 Szeged, Hungary The aim of my work was to investigate a membrane separation combined with ultraviolet radiation and heterogeneous photocatalysis. My first job was to build together the membrane filtration device and the UV lamp, so I created a photocatalytic membrane reactor. In further experiments the suitable membrane was selected. In the preliminary studies permeate fluxes and total plate count retentions were examined. It was found that PES membrane (0.2 micron pore size) pores dilate by UV light exposure, while PVDF membrane with a pore size of 0.3 microns this phenomenon does not occur, thus this membrane was used during my experiments. In experiments with hybrid procedure 5 g / L microorganism culture containing (Microcat UASB) model suspension were prepared and filtered, and then the experiments were repeated applying UV lamp and in presence of TiO2 photocatalyst. The examination of the fluxes showed that microfiltration of the microorganism culture in presence of UV light and the photocatalyst the original flux increased comparing to the flux of microfiltration of the Microcat model suspension. The analysis of filtration resistances showed that the microfiltration combined with heterogeneous photocatalyss decreased the fouling resistance with 87.4 %, and the gel layer resistance with 23.25 %, and the total resistance with 23.19 %, respectively. On the basis of these results, it can be stated tha the heterogeneous photocatalysis and membrane separation process can be combined succesfully. Using the hybrid method the total number of bacteria was reduced in the permeate of 99.4 % (or approximately three order of magnitude reduction), while the turbidity decreased 99.9 %, respectively.

23

ULTRAIBOLYA SUGÁRZÁSSAL ÉS HETEROGÉN FOTOKATALÍZISSEL KAPCSOLT MEMBRÁNSZŰRÉS VIZSGÁLATA Kéri Albert Szegedi Tudományegyetem, Mérnöki Kar, Moszkvai krt. 9, H-6725 Szeged, Magyarország Munkám célja egy ultraibolya sugárzással és heterogén fotokatalízissel kapcsolt membránszűrés vizsgálata volt. Első feladatom a membránszűrő berendezés és az UV-lámpa összeépítése volt, ezáltal létrehoztam egy fotokatalitikus membránreaktort. Továbbá előkísérleteket folytattam az alkalmas membrán és az ideális körülmények kiválasztása érdekében. Az előkísérletek során fluxusértékeket és az összcsíraszám-visszatartásokat vizsgálva megállapítottam, hogy a 0,2 μm-es PES membrán pórusai kitágulnak az UV-fény hatására. Kísérletekkel bizonyítottam, hogy ezen jelenség a 0,3 μm pórusméretű PVDF mikroszűrő membrán esetén nem jelentkezik, ezért ezen membránt alkalmaztam munkám során az ultraibolya sugárzással és heterogén fotokatalízissel kapcsolt membránszűrés vizsgálatára. A hibrid eljárással kapcsolatos kísérleteim során mikroorganizmus-kultúrát tartalmazó (Microcat UASB) 5 g/L-es modellszuszpenziót sűrítettem, majd ezt UV-lámpa és TiO2 fotokatalizátor alkalmazása mellett megismételtem. A fluxusok vizsgálata során azt tapasztaltam, hogy amikor a mikroorganizmus kultúrát és a fotokatalizátort tartalmazó szuszpenziót UV-fényforrás alkalmazása mellett sűrítettem, a relatív fluxusértékek javultak az eredeti, csak Microcat-UASB-t tartalmazó, modellszuszpenzió szűréséhez viszonyítva. Az ellenállásokat tekintve azáltal, hogy összekapcsoltam a mikroszűrést a heterogén fotokatalízissel, sikerült csökkenteni a membrán eltömődési ellenállását 87,4%-kal, a gélréteg ellenállását 23,25%-kal, ezek által a teljes ellenállást 23,19%-kal. Ezen eredményeim alapján bizonyítottnak látom, hogy sikerült heterogén fotokatalízist membránszeparációs eljárással és ultraibolya sugárzással kapcsoltan megvalósítani. Továbbá ezen eredményeim magyarázatot adnak a hibrid eljárás megvalósítása során tapasztalt fluxus növekedésre is. Az összcsíraszám-visszatartás tekintetében a hibrid eljárás alkalmazásával sikerült az összcsíraszámot a permeátumban 99,4%-kal csökkenteni (közelítőleg három nagyságrendű csökkenés), míg a zavarosság értéke 99,9%-kal csökkent.

24

UKLANJANJE NITRATA IZ VODE ZA PIĆE PRIMENOM BIOLOŠKE DENITRIFIKACIJE Smiljka Filipović University of Novi Sad, Faculty of Technology, Bul. Cara Lazara 1, 21000 Novi Sad, Serbia U područjima kod kojih je poljoprivredna aktivnost značajna sadržaj nitrata u podzemnim izvorima vode može biti i iznad dozvoljenih vrednosti prema propisima za vodu za piće (MDK 50 mg/L). Uklanjanje nitrata iz vode do sada uspešno je primenjeno postupcima: jonske izmene, reversne osmoze uz membransku tehnologiju i ekstrakcije uz elektrodijalizu. Navedeni postupci primenjeni su i na postrojenjima, ali uočen je zajednički nedostatak, nastanak koncentrovanog otpadnog materijala koji zahteva dodatni tretman ili uklanjanje. Alternativa navednim tehnologijama jeste biološka denitrifikacija. Biološka denitrifikacija je relativno jednostavan, jeftin proces za potpuno uklanjanje nitrata, uz oslobađanje azota, bez nastanka otpada. Srž procesa biodenitrifikacije čine heterotrofne bakterije kojima su neophodni anoksični uslovi. Voda za piće ne sadrži dovoljno organskog ugljenika, koji obezbeđuje anoksične uslove. Spoljni izvor organskog ugljenika može biti metanol, etanol, sirćetna kiselina, ili vodonik. Proces biološke denitrifikacije tipičan je za pripremu i tretman otpadne vode, međutim ispitivanja sa vodom za piće pokazuju da se uz pravilno primenu ovaj postupak može koristiti i za pripremu vode za piće. U radu je prikazan pregled metoda za uklanjanje nitrata, prednosti i nedostaci određenih postupaka, kao i primer postrojenja za denitrifikaciju podzemne vode za naselje Česnokovo, u Poljskoj. [1] V. Mateju, S. Cinská, J. Krejcí, T. Janoch, Biological water denitrification-a Review, Enzyme, Microb. Technol., 14 (1992) 170-183 [2] M. Soares, Biological denitrification of groundwater, Water Air Soil Poll., 123 (2000) 183–193 [3] B.O. Mansell, E.D. Schroeder, Biological Biological denitrification in a continuous flow membrane bioreactor, Wat. Res., 33(8) (1999) 1845–1850 [4] M.F. Dahab, S. Sirigina, Nitrate removal from water supplies using biodenitrification and GACsand filter systems. Water Sci. Technol. 30(9), (1994) 133–139.

25

NITRATE REMOVAL FROM WATER BY BIOLOGICAL DENITRIFICATION Smiljka Filipović University of Novi Sad, Faculty of Technology, Bul. Cara Lazara 1, 21000 Novi Sad, Serbia Ground water pollution by nitrate from routine agricultural practices is a common and growing problem in the major agricultural areas of the world. The concentration of nitrates in these areas may exceed the maximal limited value (MLV for nitrates 50 mg/L). Nitrate removal has been successfully achieved with the use of several processe: ion exchange processes, reverse osmosis combined with membrane technology and extraction combined with electrodialysis. All the mentioned processes have been effectively applied and implemented on the treatment plants. The common disadvantage of all the applied processes is the final production of concentrated waste, contaminated with nitrates. The waste as by-product requires additional treatment and removal. Biodenitrification is a promising alterantive technique for the removal of nitrate from drinking waters. The major advantages of biological denitrification is its simplicity, low-cost and complete removal of nitrate without waste production, since the final product of the process is nitrogen. The majority of biodenitrification relies on heterotrophic bacteria that require an organic carbon source and anoxic conditions for the first stage of process. Since the drinking water has a low carbon content an additional carbon source is required. Carbon source can be an external reservoir of methanol, ethanol, organic acid or hydrogen. The process of biological denitrification is typical for waste water treatment but some analysis and studies show that it is possible to apply this process for nitrate removal from drinking water. In this paper a possibility for the use of biological denitrification for removal of nitrate from drinking water has been discussed and a concrete water treatment plant for denitrification of groundwater in Česnikovo, Poland has been presented. [1] V. Mateju, S. Cinská, J. Krejcí, T. Janoch, Biological water denitrification-a Review, Enzyme, Microb. Technol., 14 (1992) 170-183 [2] M. Soares, Biological denitrification of groundwater, Water Air Soil Poll., 123 (2000) 183–193 [3] B.O. Mansell, E.D. Schroeder, Biological Biological denitrification in a continuous flow membrane bioreactor, Wat. Res., 33(8) (1999) 1845–1850 [4] M.F. Dahab, S. Sirigina, Nitrate removal from water supplies using biodenitrification and GACsand filter systems. Water Sci. Technol. 30(9), (1994) 133–139.

26

MEASURING DIELECTRIC PARAMETERS OF CONTINOUS FLOWING FLUIDS István Forrai University of Szeged, Faculty of Engineering, Moszkvai krt. 9, H-6725 Szeged, Hungary Widespread use of microwave treatments necessitated a precise knowledge of dielectric parameters of different materials. In practice, the real focus of interest is on the dielectric constant or permittivity ε’ and the dielectric loss factor ε”, the real and imaginary parts of complex dielectric constant. The real dielectric constant shows the material's ability to absorb energy from the electromagnetic field, the heat loss factor proportional to the rate of energy converted to heat. Measuring dielectric constant and loss factor is a complex and difficult task. The method we used is based on the compensation of phase change due to the microwave energy absorption of the sample. This method enables investigations to be carried out in a wide frequency range. Application of this procedure gives appropriate precision for dielectric properties of both solid and liquid materials. Measuring device is connected to a microwave treating-system. Treated material flows continuously through the toroidal resonator and the sample holder of the measuring equipment. Temperature of the pre-treated and post-treated material is measured continuously and the flow rate can be adjusted. The data of temperature measurement and measurement of the dielectrometer are recorded in a computer. I worked with three liquids during my examinations, and studied the dependence of dielectric properties on temperature and flow rate. These substances were the water, the tomato juice, and the whey. Dielectric properties of whey were found the lowest. Increasing temperature results declining trend in the degree of polarization and the amount of energy absorbed from electrical space. Changes in the dielectric parameters of whey are slight. It points out that the effect of changing temperature in case of whey is less than in case of water and tomato juice. Relationship between flow rate and dielectric constant were determined only in case of tomato juice, which may be related to the extremely high viscosity of tomato juice, and the position of fibers in the cross section of the pipe.

27

DIELEKTROMOS TULAJDONSÁGOK MÉRÉSE FOLYTONOSAN ÁRAMLÓ KÖZEGBEN Forrai István Szegedi Tudományegyetem, Mérnöki Kar, Moszkvai krt. 9, H-6725 Szeged, Magyarország A mikrohullámú kezelések széleskörű alkalmazása tette szükségessé a különböző anyagok dielektromos tulajdonságainak pontos ismeretét. A gyakorlatban az érdeklődés középpontjában az úgynevezett valós dielektromos állandó vagy permittivitás ε’, és a dielektromos veszteségtényező ε”, vagyis a komplex dielektromos állandó valós és képzetes része állnak. A valós dielektromos állandó azt mutatja meg, hogy az anyag milyen mértékben képes az elektromágneses tér energiáját elnyelni, a veszteségtényező, pedig a közölt energia hővé alakulásának mértéke. A dieletromos állandó és dielektromos veszteségi tényező mérése összetett és nehéz feladat. Az általunk alkalmazott anyagból visszaverődő mikrohullámú jelek érzékelésén alapuló eljárás lehetővé teszi a széles frekvenciatartományban végzendő vizsgálatokat. Ezen eljárás alkalmazása mind szilárd, mind folyékony anyagok dielektromos tulajdonságainak vizsgálata esetén megfelelő pontosságot biztosít. A mérőkészülék egy mikrohullámú kezelőegységhez csatlakozik. A kezelt anyag folyamatosan áramlik keresztül a toroid rezonátoron és a mérőberendezés mintatartóján. Folyamatosan történik a kezelés előtt és kezelés utáni anyag hőmérsékletének mérése, illetve beállítható az áramlás sebessége. A hőmérsékletmérés adatai, illetve a dielektrométer mérési adatai rögzítésre kerülnek egy számítógépen. Munkám során három féle anyaggal dolgoztam, és vizsgáltam ezen anyagok dielektromos tulajdonságainak hőmérséklet-, és térfogatáramfüggését. A három vizsgált anyag a víz, a paradicsomlé, és a tejsavó közül, a tejsavó esetében kaptuk a legkisebb dielektromos állandó értéket. Elmondható, hogy a hőmérséklet emelkedésével kisebb lesz a polarizáció mértéke és a villamos térből felvett energia is csökkenő tendenciát mutat. A savó esetén az összes dielektromos paraméter változása csekély mértékű, amiből kiderül, hogy a hőmérséklet változásának hatása kisebb, mint a paradicsomlé és víz vizsgálatánál. Az áramlási sebesség és a dielektromos állandó között csak a paradicsom esetében láttunk összefüggést, ami kapcsolatban állhat a paradicsomlé kimagaslóan magas viszkozitásával, valamint a paradicsomlében lévő rostok helyzetével a cső keresztmetszetében.

28

WATER CONSUMPTION FOR EMULSIFICATION PROCESS – ENVIRONMENTAL IMPACT Jelena D. Ilić, Branislava G. Nikolovski, Nevena M. Hromiš, Vera L. Lazić University of Novi Sad, Faculty of Technology, Bul. Cara Lazara 1, 21000 Novi Sad, Serbia Two different processes used for preparation of water-in-oil emulsions, conventional homogenization and membrane emulsification (ME), each of them followed by a related cleaning step were compared in terms of Life Cycle Assessment (LCA) methodology. LCA study allows for analysis of environmental impact and risks of potential hazards on human health and environment of a process considering not only production of one particular product, but also of all raw materials and their usage, recycling or disposal. The environmental impacts are assessed in terms of climate change, terrestrial acidification, freshwater eutrophication, ozone depletion, freshwater ecotoxicity, water depletion. It was found that water consumption influenced in a large extent on most observed emissions. The results indicated that process of homogenization had a higher negative impact on climate change, acidification and ozone depletion impact categories. ME showed negative influence on freshwater eutrophication, freshwater ecotoxicity and water depletion. Process of cleaning the membrane emulsification apparatus showed the most negative effect on all environmental aspects – direct repercussion of complicated and time consuming cleaning procedure that uses large amount of electricity and demineralized water. Key words: w/o emulsions, homogenization, membrane emulsification, environmental impact, life cycle assessment

29

POTROŠNJA VODE U PROCESU EMULGOVANJA - UTICAJ NA ŽIVOTNU SREDINU Jelena D. Ilić, Branislava G. Nikolovski, Nevena M. Hromiš, Vera L. Lazić University of Novi Sad, Faculty of Technology, Bul. Cara Lazara 1, 21000 Novi Sad, Serbia Uticaji dva različita procesa formiranja emulzija voda-u-ulju na životnu sredinu, konvencionalne metode dobijanja emulzija - homogenizacije i membranskog emulgovanja (ME), poređeni su primenom metodologije analize životnog ciklusa (Life Cycle Assessment (LCA)). S obzirom da je pranje aparature neizostavni deo procesa dobijanja emulzija, ispitivani su i uticaji procesa pranja na životnu sredinu. LCA predstavlja alat koji se koristi za procenu uticaja na životnu sredinu, odnosno omogućava analizu rizika potencijalnih opasnosti za ljudsko zdravlje i okolinu, uzimajući u obzir ne samo proces proizvodnje konačnog produkta, već i procese dobijanja sirovih meterijala i njihovu upotrebu, reciklažu i odlaganje. Uticaj formiranja emulzija na životnu sredinu izražen je kroz pojedinačne uticaje posmatranog procesa na klimatske promene, acidifikaciju, eutrofikaciju, oštećenje ozonskog omotača, ekotoksičnost i iscrpljivanje vodenih izvora. Upotreba vode u procesu emulgovanja pokazala je veliki uticaj na većinu posmatranih promena. Rezultati LCA analize ukazuju da proces homogenizacije ima veći uticaj na klimatske promene, acidifikaciju i oštećenje ozonskog omotača u odnosu na proces ME. Proces membranskog emulgovanja ima veći uticaj na eutrofikaciju, ekotoksičnost i iscrpljivanje vodenih izvora. Pranje aparature za membransko emulgovanje pokazalo je najveći negativan uticaj na sve posmatrane aspekte životne sredine – direktna posledica komplikovane i dugotrajne procedure pranja membrane za koju se troši velika količina električne energije i demineralizovane vode. Ključne reči: v/u emulzije, homogenizacija, membransko emulgovanje, uticaj na životnu sredinu, analiza životnog ciklusa

30

TRETMAN OTPADNIH VODA MESNE INDUSTRIJE Ivana Miljanić University of Novi Sad, Faculty of Technology, Bul. Cara Lazara 1, 21000 Novi Sad, Serbia Tretman otpadne vode korišćenjem flotacije rastvorenog vazduha i unapredjenih oksidacionih procesa. Mesna industija stvara veliku količinu otpadnih voda što predstavlja veliki problem zbog njihovog visokog nivoa organske materije koja zahteva efikasne i visoke troškove tretmana. U laboratoriskim razmerama procenjena je efikasnost tretmana otpadnih voda flotacijom rastvorenog vazduha (DAF sistem) i naprednim oksidacionim procesima (AOP) koji koriste foto-perokisdacije (H2O2/UV) i foto fenton reakcije. Primarni tretman je sproveden u DAF sistemu, koristeći optimalne doze sulfata i pomagala koagulacije. Efikasnost ovih parametara ocenjena je putem sledećih parametara: hemijska potrošnja kiseonika (HPK), biološka potrošnja kiseonika (BOD 5), boja, mutnoća, ukupna suva materija, suspendovane čestice, isparljive materije, kako pre, tako i posle DAF i AOP tretmana. Efikasnost eliminacije zagadjivača je praćena gasnom hromatografijom sa masenom spektrometrijom i tečnom hromatografijom sa masenom spektrometrijom. Rezultati su pokazali da je DAF tretman efikasno smanjio HPK, boju, mutnoću, sadržaj ukupne suve materije. Pored toga, primena AOP tretmana povećano je uklanjanje organskih materija u tretiranim uzorcima. Foto fenton reakcije su dostigle najbolje rezultate. Otpadna voda industrije mesa može se obraditi i biološkim metodama. U ovom konkretnom slučaju kao biološki tretman se moze koristiti i aktivni mulj u kombinaciji sa reversnom osmozom. Neophodno je da se utvrdi efikasnost tretmana otpadnih vode u industriji mesa koriscenjem bioloskih metoda aktiviranog uglja i reversne osmoze. Testovi koji se sprovode na otpadnim vodama iz fabrike za preradu mesa daju pozitivne rezultate uklanjanja zagadjivača iz otpadnih voda. Da bi bilo moguće opet koristiti tu vodu, u proizvodnom ciklusu potrebno je dodatni tretman reversnom osmozom. Rezultati istraživanja su matematički obrađeni komputerskim program MATLAB. Treći način obrade otpadnih voda može biti primena hibridnih sistema: 1) aerobni bioreaktor u kombinaciji sa ultrafiltracijom i 2) bioreaktor opremljen za denitrifikaciju i nitrifikaciju tankova u kombinaciji sa ultrafiltracijom. Otkriveno je da je moguće tretirati otpadnu vodu u oba sistema, pod uslovom da aerobni bioreaktor zahteva upotrebu male količine aktivnog uglja. Shodno tome, biorekator odvojeno opremljen sa delovima za denitrifikaciju i nitrifikaciju se pokazao kao povoljan.

31

TREATMENT OF MEAT INDUSTRY WASTEWATER Ivana Miljanić University of Novi Sad, Faculty of Technology, Bul. Cara Lazara 1, 21000 Novi Sad, Serbia Treatment of meat industry wastewater using dissolved air flotation and advanced oxidation processes. The meat processing industry generates a large amount of wastewater which represents a serious problem due to their high levels of organic matter which demands effective and high cost treatments. In the present study the effectiveness of the wastewater treatment by dissolved air flotation (DAF) followed by advanced oxidation processes (AOPs) using photo-peroxidation (H2O2/UV) and photo-fenton reactions were evaluated in laboratory scale. The primary treatmentwas carried out in a DAF system, using optimal dosages of ferric sulfate and coagulation aids. The efficiency of these processeswas evaluated through thefollowing parameters: chemical oxigen demand (COD), biological oxigen demand (BOD 5), color, turbidity, total solids, fixed solids and volatile solids, both before and after the DAF and AOP treatments. The elimination efficiency of pollutants was monitored by gas chromatography–mass spectrometry (GC–MS) and liquid chromatography–mass spectrometry (LC–MS) analysis. The results had shown that the DAF treatment efficiently reduced the COD, color, turbidity and total solids contents. In addition, the advanced oxidation process increased the organic matter removal of the treated samples. Among the AOPs, the photo-Fenton reaction reached the best overall results. The meat industry wastewater could be treated by biological methods too. In this case as biological method could be used the acitivated sludge in combination with reverse osmosis. The tests on the wastewaters from the meat industry showes positive results concenred the removal of the pollutants from the wstewater. In order to make it possible from the wastewater to be reused in the production cycle,it was additionally treated whit reverse osmosis. The research results were evaluated and described mathematically using the program MATLAB. The third way of the wastewater treatment could be the application of the hybrid systems: 1) an aerobic bioreactor in combination with ultrafiltration and 2) a bioreactor equipped with separate denitrification and nitrification tanks in combination with ultrafiltration. It was found that it is feasible to treat this wastewater in both systems; however, the aerobic bioreactor necessitated the use of a very low activated sludge. Consequently, the bioreactor equipped with separate denitrification and nitrification tanks proved to be more favourable.

32

Moments of the 1st Student meeting.....

33

34

The achived results of the WATERFRIEND project

35

ISBN 978-963-306-277-7 Publisher: Dr. Gábor Keszthelyi-Szabó – dean Faculty of Engineering University of Szeged Number of Copies: 100 Generál Nyomda Kft. 6728 Szeged, Kollégiumi u 11/H

This document and event has been produced with the financial assistance of the European Union. The content of the document and event is the sole responsibility of Faculty of Engineering, University of Szeged, and can under no circumstances be regarded as reflecting the position of the European Union and/or the Managing Authority.

36