Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Progress in the Production of Biogas from Maize Silage Following Alkaline and Thermal Pre-Treatment

Nowicka A., Zieliński M., Dębowski M., Dudek M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 1

741--762

EN

This study analysed the effects of microwave radiation and sodium hydroxide on the destruction of lignocellulosic plant biomass (maize silage) and determined the susceptibility of a pre-treated substrate on anaerobic decomposition in the methane fermentation process. The effects of microwave heating-based disintegration were compared to conventional heating. The highest effectiveness of biogas production was obtained during the fermentation of a substrate conditioned using microwave radiation with the addition of NaOH in an amount of 0.2 g/gd.m., and the obtained result was 11.3% higher than a sample heated conventionally and was 29.4% higher than a sample subjected to no chemical treatment.

PL

Celem opisanych badań była analiza oddziaływania promieniowania mikrofalowego oraz wodorotlenku sodu na destrukcję lignocelulozowej biomasy roślinnej (kiszonka kukurydzy) oraz określenie podatności wstępnie przygotowanego substratu na beztlenowy rozkład w procesie fermentacji metanowej. W toku prac porównano efekty dezintegracji w oparciu o ogrzewanie mikrofalowe z wynikami uzyskanymi podczas ogrzewania konwencjonalnego. Najwyższą efektywność produkcji biogazu uzyskano podczas fermentacji substratu kondycjonowanego przy pomocy promieniowania mikrofalowego z dodatkiem NaOH w ilości 0,2 g/gs.m., otrzymany wynik był o 11,3% większy od próby ogrzewanej konwencjonalnie i o 29,4% większy od próby nie poddanej obróbce chemicznej.

2

Skuteczność wytwarzania biogazu z wybranych gatunków roślin energetycznych w procesie fermentacji metanowej wspomaganej promieniowaniem mikrofalowym

Zieliński M., Dębowski M., Kisielewska M.

Ochrona Środowiska

|

2018

|

Vol. 40, nr 4

43--48

PL

W pracy przedstawiono innowacyjną metodę mikrofalowego ogrzewania reaktorów beztlenowych do wytwarzania biogazu z roślin energetycznych (kiszonki kukurydzy (Zea maize), lucerny (Medicago L.), ślazowca pensylwańskiego (Sida hermaphrodita (L.) Rusby), miskanta olbrzymiego (Miscanthus x giganteus) oraz sianokiszonka). Największą wydajnością wytwarzania biogazu wynoszącą 680 dm3/kg (w odniesieniu do suchej masy organicznej osadu) charakteryzowała się kiszonka kukurydzy, natomiast najmniej biogazu (331 dm3/kg) uzyskano podczas fermentacji kiszonki lucerny. Wykazano, że promieniowanie mikrofalowe poprawiło wydajność wytwarzania metanu z kiszonki kukurydzy, sianokiszonki i kiszonki miskanta, przy czym w przypadku kiszonki kukurydzy zawartość metanu w biogazie wzrosła o 18% (wydajność procesu zwiększyła się z 361 dm3/kg do 426 dm3/kg). W eksperymentach z użyciem kiszonki lucerny i ślazowca nie zaobserwowano wpływu promieniowania mikrofalowego na zwiększenie skuteczności wytwarzania biogazu i metanu w procesie fermentacji. Jakkolwiek natura atermicznych oddziaływań mikrofal nie została jeszcze jednoznacznie wyjaśniona, to jednak przeprowadzone badania wskazują na możliwość intensyfikacji procesów biochemicznych w reaktorach beztlenowych w celu zwiększenia skuteczności wytwarzania biogazu i metanu z roślin energetycznych.

EN

The paper presents an innovative method of microwave heating applied to anaerobic reactors for the manufacture of biogas from the energy crops silages (maize (Zea maize), alfalfa (Medicago L.), sida (Sida hermaphrodita (L) Rusby), giant miscanthus (Miscanthus x giganteus) and hay silage). Maize silage was demonstrated to be the most efficient in terms of biogas production, which amounted to 680 dm3/kg (per dry mass – VSS), while the least biogas (331 dm3/kg) was obtained during the fermentation of alfalfa silage. The microwave radiation clearly improved the capacity of maize, ray silage and of giant miscanthus to produce methane. For the maize silage, the methane content in the biogas increased by 18% (process performance increased from 361 dm3/kg to 426 dm3/kg). In case of alfalfa and sida silage, no effect of microwave radiation on the increase in effectiveness of methane and biogas production by fermentation process was observed. Though the nature of athermic microwave effects has not yet been clearly explained, the research conducted implies a possibility to intensify biochemical processes in anaerobic reactors in order to improve the effectiveness of biogas and methane production from the energy crops.

3

Skuteczność wytwarzania biogazu w procesie współfermentacji metanowej biomasy mikroglonów i kiszonki kukurydzy

Dębowski M., Zieliński M., Kisielewska M., Dudek M., Romanowska-Duda Z.

Ochrona Środowiska

|

2018

|

Vol. 40, nr 3

15--20

PL

Rozwój zrównoważonego rynku bioenergii opiera się obecnie na uprawach energetycznych, których zwiększona produkcja konkuruje ze światowym zaopatrzeniem w żywność oraz paszę. W związku z tym jest potrzeba poszukiwania alternatywnej biomasy energetycznej z roślin nie przeznaczonych do spożycia. Alternatywę stanowi biomasa mikroglonów, która może być produkowana niezależnie od wykorzystania gruntów rolnych. Mając to na uwadze, przeprowadzono badania laboratoryjne (w reaktorach mezofilowych pracujących w systemie ciągłym) nad określeniem potencjału biomasy mikroglonów, jako surowca do współfermentacji metanowej z kiszonką z kukurydzy (Zea mays), w celu zwiększenia wydajności wytwarzania biogazu i metanu. Na podstawie uzyskanych wyników badań wykazano, że dodatek biomasy mikroglonów do kiszonki kukurydzy poprawił wartość stosunku C/N, w porównaniu do pojedynczych substratów fermentacyjnych. Największą ilość metanu (3045 cm3/d) oraz największą wydajność wytwarzania biogazu (628 cm3/g – w odniesieniu do suchej masy organicznej) uzyskano wówczas, gdy biomasa mikroglonów stanowiła 40% mieszaniny poddanej fermentacji, a stosunek C/N wynosił 17,53.

EN

Development of a sustainable bioenergy market is based these days on energy crops, increased production of which competes with global food and feed supply. Consequently, there is a need to identify an alternative energy biomass of non-food plant species. The microalgae biomass offers such an alternative as it may be produced independently of farm land use. Therefore, laboratory studies (continuous reactors, mesophilic conditions) were carried out to investigate the potential of microalgae biomass as a feedstock for methane codigestion with the energy crop Zea mays silage, with the aim to enhance biogas/methane yield. The results showed that mixing of the maize silage with microalgae biomass improved the C/N ratio when compared to the individual fermentation substrates. The highest methane and biogas production (3 045 cm3/d and 628 cm3/g per dry mass, respectively) were achieved when microalgae biomass constituted 40% of the feedstock and the C/N ratio was 17.53.

4

Mechanical Pretreatment of Lignocellulosic Biomass for Methane Fermentation in Innovative Reactor with Cage Mixing System

Rusanowska P., Zieliński M., Dudek M., Dębowski M.

Journal of Ecological Engineering

|

2018

|

Vol. 19, nr 5

219--224

EN

Disintegration of lignocellulosic biomass for energy purposes has been extensively studied. The study aimed to investigate the influence of crushed and uncrushed lignocellulosic biomass on the biogas production in an innovative reactor. The substrate fed to the reactor was Sida hermaphrodita silage mixed with cow manure. The bioreactor had an innovative design of the mixing cage system. The mixing system of the bioreactor consisted of two cylindrical stirrers in the form of a cage. The cages simultaneously rotate around the axis of the bioreactor at against their own axes. The bioreactor is currently presented under the Record Biomap program (Horizon 2020). The bioreactor was operated at organic compounds loading of 2 kg/(m3∙d) and 3 kg/(m3∙d) and hydraulic retention time was 50 d and 33 d, respectively. The biogas production under the organic compounds loading of 2 kg VS/(m3∙d) was 680 L/kg VS from crushed lignocellulosic biomass and 570 L/kg VS from uncrushed lignocellulosic biomass. The biogas production under the organic compounds loading 3 kg VS/(m3∙d) was 730 L/kg VS from crushed lignocellulosic biomass and 630 L/kg VS from uncrushed lignocellulosic biomass. The crushing of substrate did not influence the methane content in the biogas. In all experiments, the biogas comprised about 54% of methane. The net energy efficiency was calculated as well.

5

Influence of Ultrasonic Disintegration on Efficiency of Methane Fermentation of Sida hermaphrodita Silage

Dudek M., Rusanowska P., Zieliński M., Dębowski M.

Journal of Ecological Engineering

|

2018

|

Vol. 19, nr 5

128--134

EN

The technologies related to the anaerobic decomposition of organic substrates are constantly evolving in terms of increasing the efficiency of biogas production. The use of disintegration methods of organic substrates, which would improve the efficiency of production of gaseous metabolites of anaerobic bacteria without the production of by-products that could interfere with the fermentation process, turns out to be an important strategy. The methane potential of commercially available biodegradable raw materials is huge and their effective use gives the prospect of obtaining an important renewable energy carrier in the form of biogas rich in methane. Ultrasonic disintegration may play a special role in the pre-treatment of substrates subjected to methane fermentation. The pre-treatment based on ultrasonic sonication has a positive effect on the availability of anaerobic compounds released from cellular structures for microorganisms. The research was aimed at determining the influence of ultrasonic sonification on the anaerobic distribution of the organic substrate used, which constituted the mallow silage along with cattle manure with hydration of 90%. The research was carried out using the UP400S Ultrasonic Processor. The disintegration process was applied in two technological variants. The efficiency of biogas and methane production was determined depending on the technological variant used and the time of disintegration. The influence of sonication time on the effectiveness of anaerobic transformation was demonstrated. The highest biogas yield and methane production potential was recorded at 120s. The prolongation of the action time of the ultrasonic field did not significantly increase the biogas production. The use of disintegration of liquid manure as the only medium for the propagation of ultrasonic waves was sufficient to increase the production of gaseous metabolites of anaerobic bacteria. Subjecting the substrate additionally containing mallow silage to the process to sonication did not significantly affect the efficiency of the fermentation process. The percentage of methane in the biogas produced was independent of the pre-treatment conditions of the substrate and was in the range of 66-69%.

6

Enhancement of Dairy Wastewater Treatment in a Combined Anaerobic Baffled and Biofilm Reactor with Magneto-Active Packing Media

Kisielewska M., Dębowski M., Zieliński M., Krzemieniewski M.

Journal of Ecological Engineering

|

2018

|

Vol. 19, nr 5

165--171

EN

In this study, a new reactor concept was designed for combining the advantages of anaerobic baffled reactors and biofilm reactors for treating dairy wastewater. The magneto-active microporous packing media manufactured by extrusion technology and modified by the addition of relevant amounts of metal catalysts and magnetic activation were used. The effects of active packing media placing in the different functional areas (hydrolysis or methanogenic) on the reactor performance (organic matter and nutrients removal, biogas production) were studied. The highest biogas production of 337 L/d and biogas yield of 415 mL/g CODremoved were achieved when the packing media with magnetic properties were placed in the methanogenic tanks. A stimulatory effect of placing the active packing media in methanogenic tanks on the organic matter removal (86% as COD) and suspended solids elimination from wastewater were noted; however, the magnetic properties did not contribute towards higher organic matter and nutrients removal. Incorporation of metals into the plastic packing media enhanced the phosphorus removal (85–87%).

7

Application of an Innovative Ultrasound Disintegrator for Sewage Sludge Conditioning Before Methane Fermentation

Zieliński M., Dębowski M., Krzemieniewski M., Rusanowska P., Zielińska M., Cydzik-Kwiatkowska A., Głowacka-Gil A.

Journal of Ecological Engineering

|

2018

|

Vol. 19, nr 5

240--247

EN

Ultrasonic disintegration is one of the most interesting technologies among all known and described technologies for sewage sludge pre-treatment before the process of methane fermentation. This study was aimed at determining the effects of an innovative ultrasonic string disintegrator used for sewage sludge pre-treatment on the effectiveness of methane fermentation process. In this experiment, we used a device for disintegration of organic substrates, including sewage sludge, with the use ultrasonic waves. Its technical solution is protected by a patent no. P. 391477 – Device for destruction of tissue and cell structures of organic substrate. The volume of biogas produced ranged from 0.194±0.089 dm3/g o.d.m. at loading of 5.0 g o.d.m./dm3 and power of 50 W to 0.315±0.087 dm3/g o.d.m. at loading of 4.0 g o.d.m./dm3 and ultrasounds power of 125 W. The study demonstrated a positive effect of sewage sludge sonication on the percentage content of methane in biogas. Sewage sludge exposure to 125 W ultrasounds increased methane content in biogas to 68.3±2.5 % at tank loading of 3.0 g o.d.m./dm3.

8

Efektywność oczyszczania ścieków komunalnych z wykorzystaniem reakcji Fentona katalizowanej jonami Fe2+ i Fe3+

Szwarc K., Dębowski M, Zieliński M., Juchniewicz A., Szwarc D.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2018

|

Nr 1

15--17

PL

Ścieki bardzo często trudno unieszkodliwiać tradycyjnymi metodami oczyszczania. Układy pogłębionego utleniania wykorzystywane są jako samodzielne systemy powodujące wydajne oczyszczanie ścieków, lub jako część zintegrowanych technologii prowadzących do uzyskania wydajnego efektu końcowego. Celem badań było określenie sprawności usuwania związków organicznych ze ścieków komunalnych z zastosowaniem reakcji pogłębionego utleniania. Badania prowadzono w pięciu etapach, różniących się stosowanymi reagentami chemicznymi oraz dawkami. W doświadczeniu określono wpływ reakcji Fentona i jej wariantu polegającego na zastosowaniu jonów Fe3+ oraz samego H2O2, Fe2+, Fe3+ i dawek tych reagentów na sprawność usuwania związków węglowych. Najkorzystniejszy efekt oczyszczania, który wynosił 73.9±1.3% usuniętej wartości TOC uzyskano przy zastosowaniu 0.1 g Fe2+ /dm3 oraz 2 g H2O2, /dm3, natomiast najsłabsze efekty zanotowano przy zastosowaniu H2O2.

EN

Effective reduction of biogenic substances from wastewater is often hard to achieved with traditional methods. For effective wastewater treatment, the advanced oxidation is used as stand-alone system or as part of integrated technologies leading to efficient end-effects. The aim of the study was to determine the efficiency of removal of organic compounds from municipal wastewater using the advanced oxidation. The study was conducted in five stages, differing in chemical reagents and dosages. The effect of Fenton's reaction and application of ions Fe3+, Fe2+ and H2O2, their mixtures and the dose of reagents on carbon removal efficiency was determined. The best treatment effect was 73.9+1.3% of the TOC value and it was achieved using 0.1 g Fe2+ /dm3 and 2 g H2O2 /dm3, while the weakest effects were recorded with H2O2 utilization.

9

Use of the waste fraction from bioethanol production from sugar beets for the production of Chlorella Vulgaris species microalgae biomass

Dębowski M., Zieliński M., Dudek M., Rusanowska P.

Ekonomia i Środowisko

|

2018

|

nr 2

180--194

EN

The objective of this study was to determine the possibility of using a liquid waste fraction generated in the process of bioethanol production from sugar beets for biomass production from Chlorella vulgaris microalgae. The process of microalgae culture was conducted in three variants differing in the volume of the liquid phase fed to the technological system. The highest technological effects in biomass growth were noted in the experimental variants in which the distillery stillage constituted 5% and 7% of culture medium volume. Concentration of biomass achieved in these variants reached 1416±45.30 mgo.d.m./dm3 and 1458.3±54.52 mgo.d.m./dm3 , respectively. Increasing the content of the liquid waste fraction in the medium to 10% caused significant growth inhibition of biomass of algae from the species Chlorella Vulraris. The use of such a culture medium for microalgae biomass production requires its pre-treatment to remove organic compounds, color and turbidity.

10

The utilisation of zeolites for the reduction of ammonium concentration in biogas processes

Hajduk A., Dębowski M., Zieliński M., Rusanowska P.

Technical Transactions

|

2017

|

Vol. 11(114)

107--116

EN

The aim of this study was to determine the impact of the utilisation of zeolites in the removal of ammonium from systems of biological the transformation of organic substrates to biogas during methane fermentation. The results showed that the highest efficiency of removal of ammonium from digestate was achieved with a 10 g/dm3 dose of zeolite. This efficiency was from 37.87 ± 0.54% to 46.01 ± 0.8%. The experiment demonstrated a linear relationship between the dose of zeolite in the range from 1 g/dm3 to 10 g/dm3 and the efficiency of the sorption and the final concentration of N-NH4. The highest sorption of N-NH4 was observed in a variant with the zeolite dose of 1 g/dm3 and it was from 161.74 ± 2.01 mg N-NH4/g to 132 ± 4.7 mg N-NH4/g in the digestate and from 112 ± 8.54 mg N-NH4/g to 122 ± 12.90 mg N-NH4/g in the effluent from digestate.

PL

Celem zrealizowanych prac badawczych było określenie wpływu zastosowania zeolitów w procesie usuwania azotu amonowego z systemów biologicznej transformacji substratów organicznych do biogazu w procesie fermentacji metanowej. Udowodniono, że najwyższą efektywność usuwania amoniaku z osadu beztlenowego uzyskano przy zastosowaniu dawki zeolitu wynoszącej 10 g/dm3. Zawierała się ona w zakresie od 37,87 ± 0,54% do 46,01 ± 0,8%. Eksperyment udowodnił liniową zależność między dawką zeolitu w zakresie od 1 g/dm3 do 10 g/dm3 a efektywnością sorpcji N-NH4 oraz stężeniem końcowym tego parametru. Największa jednostkowa ilość N-NH4 sorbowana była w wariancie, w którym zastosowana dawka zeolitu wynosiła 1 g/dm3. W odniesieniu do osadu pofermentacyjnego mieściła się w zakresie od 161,74 ± 2,01 mgN-NH4/g do 132 ± 4,7 mgN-NH4/g, natomiast w przypadku odcieku mieściła się w przedziale 112 ± 8,54 mgN-NH4/g do 122 ± 12,90 mgN-NH4/g.

11

Wykorzystanie ścieków po wstępnym oczyszczaniu beztlenowym w procesie hodowli mikroglonów Platymonas subcordiformis

Dudek M., Dębowski M., Zieliński M., Nowicka A.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 2

14--20

PL

Przeprowadzone badania miały na celu określenie możliwości zastosowania ścieków mleczarskich po wstępnym oczyszczaniu beztlenowym do produkcji biomasy mikroglonów z gatunku Platymonas subcordiformis. Proces hodowli i namnażania testowanej kultury glonów prowadzono w fotobioreaktorach rurowych o orientacji pionowej. Badania podzielono na serie w zależności od ilość ścieków wprowadzanej do układu technologicznego. W trakcie hodowli prowadzono analizy koncentracji biomasy mikroglnów w bioreaktorach oraz zmian zawartości głównych komponentów medium hodowlanego. Określono potencjał produkcji biomasy Platymonas subcordiformis w oparciu o medium hodowlane sporządzone na bazie ścieków beztlenowo oczyszczonych.

EN

The study aimed to determine the possibility of using dairy sewage after the initial treatment anaerobic biomass production of microalgae species Platymonas subcordiformis. The process of growing and propagation of algae culture test was carried out in fotobioreaktorach piping vertical orientation. The study was divided into a series of depending on the amount of waste water introduced into the process system. During the breeding carried out the analysis of concentration of biomass mikroglnów in bioreactors and changes the contents of the main components of the growth medium. We identified the potential of biomass production Platymonas subcordiformis based on a culture medium prepared on the basis of wastewater anaerobically treated.

12

Wykorzystanie promieniowania mikrofalowego do wspomagania procesu fermentacji alkoholowej biomasy

Nowicka A., Zieliński M., Dębowski M., Dudek M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 2

109--116

PL

Przeprowadzenie obróbki wstępnej jest kluczowe szczególnie w przypadku wykorzystywania biomasy trudno-rozkładalnej, której podatność na biochemiczny rozkład na przykład w procesie fermentacji alkoholowej jest ograniczona. Procesy dezintegracji biomasy prowadzą do zniszczenia zwartych struktur i uwolnienia substancji organicznej do fazy rozpuszczonej w wyniku czego następuje wzrost stężenia rozpuszczonych, łatwo rozkładalnych substancji organicznych. Efektywna obróbka wstępna powinna spełniać kilka kryteriów, w tym zapewnić rozdział ligniny od celulozy, zwiększać udział celulozy amorficznej, zapewnić większą porowatość substratów, eliminować straty cukrów, ograniczać powstawanie inhibitorów, minimalizować koszty energii. Celem niniejszej pracy jest ukazanie możliwości wykorzystania elektromagnetycznego promieniowania mikrofalowego do wstępnego przygotowania biomasy roślinnej przed procesem fermentacji alkoholowej i porównanie efektywności opisywanej metody z innymi powszechnie wykorzystywanymi technikami obróbki wstępnej. Substrat poddany obróbce mikrofalowej wykazuje się szybkim tempem hydrolizy i wysoką zawartością glukozy w hydrolizacie, co powoduje zwiększenie wydajności procesu produkcji bioetanolu.

EN

Perform pretreatment is crucial particularly in the case of the use of hard-degradable biomass, the biochemical susceptibility to degradation, for example, alcoholic fermentation is limited. Biomass disintegration processes lead to the destruction of compact structures and release of the organic substance to the phase dissolved in a resultant increase in the concentration of dissolved easily degradable organic substances. Effective pretreatment should meet several criteria, including ensuring the separation of lignin from cellulose, to increase the share of amorphous cellulose, provide a higher porosity substrates, eliminate waste sugars limit formation of inhibitors, minimize energy costs. The aim of this paper is to show the possibilities of using electromagnetic microwave radiation for pre-treatment plant biomass before the fermentation process of alcohol and comparison of the effectiveness of the described method with other commonly used techniques of pre-treatment. The substrate subjected to microwave treatment has a fast rate of hydrolysis and a high content of glucose in the hydrolyzate, which increases the efficiency of the production of bioethanol.

13

Wpływ stałego pola magnetycznego na proces usuwania związków biogennych ze ścieków mleczarskich w reaktorze typu SBR

Zieliński M., Hajduk A., Dębowski M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 4

7--12

PL

Modyfikacje profilu produkcji w zakładach przemysłowych wpływają bezpośrednio na zmiany w ilości oraz składzie powstających ścieków. W związku z tym istnieje konieczność ciągłego poszukiwania nowych i skutecznych metod intensyfikujących usuwanie i neutralizację zanieczyszczeń. Przeprowadzone do tej pory badania pozwalają sądzić, iż czynnikiem pozytywnie wpływającym na różnego rodzaju jednostkowe procesy oczyszczania ścieków jest stałe pole magnetyczne (SPM). Celem badań było określenie wpływu stałego pola magnetycznego (SPM) o indukcji 0,6T na efektywność usuwania związków biogennych ze ścieków mleczarskich w reaktorach typu SBR. Badania przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, w dwóch wariantach różniących się obciążeniem osadu czynnego ładunkiem zanieczyszczeń. W trakcie badań udowodniono, iż zastosowanie SPM sprzyjało procesowi usuwania związków biogennych, choć znaczenie tego czynnika w większości wariantów nie było istotne. Niezależnie od wariantu eksperymentu obserwowano bardzo wysoką skuteczność usuwania związków azotu i fosforu z testowanych ścieków mleczarskich.

EN

Modifications to the profile of production in factories directly affect the changes in the amount and composition of the resulting wastewater. Therefore, there is a continued search for new and effective methods for to intensify the removal of pollutants and neutralization. The studies conducted so far suggest that a constant magnetic field (CMF) constitutes a positive factor for various unit processes of wastewater treatment. The objective of the study was to determine the effect of a constant magnetic field (CMF) with the induction of 0.6T on the removal efficiency of nutrients from dairy wastewater in SBRs. Tests were performed under laboratory conditions, in two variants, different load of activated sludge and impurities. During the research, it was proven that the use of CMF was conducive to the elimination of biogenic compounds, although the significance of this factor in the majority of variants was not significant. Regardless of the variant of the experiment, a very high efficiency of nitrogen and phosphorus removal from the tested dairy wastewater was observed.

14

Wpływ stałego pola magnetycznego na efektywność drobnopęcherzykowego natlenienia cieczy

Rusanowska P., Zieliński M., Dębowski M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 2

130--135

PL

Napowietrzanie stanowi główną pozycję w kosztach eksploatacji większości oczyszczalni ścieków. Stale poszukiwane są nowe, wydajne metody aeracji. Nawet niewielki wzrost efektywności przy ogromnej skali procesu daje znaczące oszczędności finansowe. W pracy analizowano możliwość zwiększenia efektywności procesu natleniania poprzez wykorzystanie stałego pola magnetycznego. Celem pracy była ocena wpływu stałego pola magnetycznego na efektywność drobnopęcherzykowego natleniania cieczy. Badania wykonano w stałej temperaturze (24 °C) przy pH 8,25. Intensywność napowietrzania wynosiła 58 l/h. Wartość średnia indukcji magnetycznej wynosiła od 10 mT w serii 1 do 14 mT w serii 2 i 16 mT w serii 3. Wartość OC w przypadku zastosowania najniższej indukcji wynosiła 75,22 g/(m3·h). W serii 2 było to średnio 77,7 g/(m3·h). Natomiast przy zastosowaniu pola magnetycznego o największej indukcji stwierdzono wartość OC na poziomie 92,72 g/(m3·h). Podczas gdy w serii kontrolnej bez zastosowania stałego pola magnetycznego zdolność do natleniania OC badanego układu wynosiła zaledwie 60,5 g/ (m3·h). Pozytywne wyniki badań w skali laboratoryjnej skłaniają do podjęcia prac nad możliwością zastosowania stałego pola magnetycznego do poprawy efektywności napowietrzania w urządzeniach przemysłowych.

EN

Aeration is the main item in the operating costs of most wastewater treatment plants. New, efficient methods of aeration are constantly requested. Even a small increase in the efficiency on the larger scale of the process provides significant financial savings. The paper presents the possibility of increasing the efficiency of oxygen transfer through the use of a static magnetic field. The aim of the study was to evaluate impact of static magnetic field on efficiency of fine-bubble aeration of liquid. The experiment were conducted in constant temperature (24 °C) at pH 8.25. The aeration intensity was 58 L/h. The mean magnetic field induction ranged from 10 mT in a series 1, to 14 mT in a series 2 and 16 mT in a series 3. The OC value in case of the use of the lowest induction was 75.22 g/ (m3·h). In series 2 the OC value was an average of 77.7 g/(m3·h). In series 3, when magnetic field with the highest induction was used, the OC value was 92.72 g/(m3·h). While in the control series, without the use of static magnetic field, the OC was only 60.5 g/(m3·h). Positive experiments results in laboratory scale tent to research on possibility for application of static magnetic field to enhance the efficiency of aeration in industrial devices.

15

Wpływ atermicznych właściwości mikrofalowego promieniowania elektromagnetycznego na intensyfikację procesu fermentacji metanowej ścieków mleczarskich

Szwarc D., Zieliński M., Nicewicz P., Szwarc K., Rokicka M., Dębowski M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 2

149--158

PL

Celem badań było określenie wpływu elektromagnetycznego promieniowania mikrofalowego na aktywność mikroorganizmów prowadzących proces fermentacji metanowej ścieków mleczarskich. Substratem wykorzystywanym w badaniach były modelowe ścieki mleczarskie, spreparowane na bazie odtłuszczonego mleka w proszku. Osad beztlenowy, na potrzeby przeprowadzenia badań, pobierany był z reaktora beztlenowego pracującego w warunkach mezofilowych, a następnie ogrzewano go za pomocą promieniowania mikrofalowego (wariant 1) lub ogrzewania konwencjonalnego w szafie termostatycznej (wariant 2). Badania podzielone były na dwa etapy, których kryterium podziału była temperatura procesu. Etap pierwszy przewidywał określenie wpływu promieniowania mikrofalowego w temperaturze 38 °C, natomiast etap drugi w temperaturze 58 °C. Wyniki badań wykazują, że wykorzystanie mikrofalowego pola elektromagnetycznego może wpływać na wzrost ilości produkowanego biogazu. Ponadto obróbka osadu, przy pomocy elektromagnetycznego pola mikrofalowego, intensyfikuje usuwanie związków organicznych w procesie fermentacji metanowej.

EN

The aim of this study was to determine the effect of electromagnetic microwave radiation on the activity of micro-organisms for the process of anaerobic digestion of dairy sewage. The substrate used in the study was a model dairy wastewater crafted based on skimmed milk powder. The sludge was necessary for the anaerobic testing were taken from the anaerobic reactor operated at mesophilic conditions, then it was heated by microwave irradiation (Option 1) or heating in a conventional thermostatic cabinet (Option 2). The study was divided into two stages, where the criterion of division was the temperature of the process. A first step provided to determine the effect of microwave irradiation at 38 °C, and the second step at 58 °C. The studies show that the use of microwave electromagnetic field may affect an increase of the biogas produced. Furthermore, sludge treatment using electromagnetic microwave field enhances the removal of organic compounds in the methane fermentation process.

16

Efekt zmiennej koncentracji fosforu na efektywność syntezy lipidów mikroglonów Chlorella vulgaris

Rokicka M., Zieliński M., Szwarc K., Szwarc D., Dębowski M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2017

|

Vol. 18, nr 2

123--129

PL

Hodowla i wykorzystanie mikroglonów jest obecnie intensywnie rozwijającym się obszarem badawczym. Niektóre gatunki mikroalg, w odpowiednich warunkach, gromadzą duże ilości tłuszczu w komórkach, który ma odpowiedni profil kwasów tłuszczowych do produkcji biodiesela. Etapem kierunkującym mikroglony na akumulację lipidów jest hodowla w określonych warunkach fizykochemicznych. Celem badań było określenie wpływu zmiennego stężenia fosofru w medium hodowlanym na olejogenność mikroglonów Chlorella vulgaris oraz wyznaczenie parametrów hodowli w trybie szoku. Przeprowadzone badania potwierdziły możliwość stosowania szoku fosforowego w celu makasymalizacji syntezy lipidów przez mikroglony Chlorella vulgaris. W trakcie badań uzyskano 45,23% oleju z biomasy z hodowli z szokiem fosforowym, natomiast z biomasy pochodzącej z hodowli standardowej uzyskano o 18% oleju mniej niż z biomasy pochodzącej z hodowli z deficytem fosforu.

EN

The cultivation and utilization of microalgae is now a intensively developing area of research. Some species of microalgae, under appropriate conditions, accumulate large amounts of lipids in the cells. This lipids have a suitable profile of fatty acids for biodiesel production. The culture of microalgae for lipids accumulation should be performed in certain physicochemical conditions. The aim of the study was to determine the effect of variable ortophophates concentrations in the culture medium for lipids accumulation of microalgae Chlorella vulgaris and to determine of parameters of the phosphoric shock in the medium. The study confirmed the possibility of the use of the phosphoric shock in the medium to maximize lipids accumulation by the microalgae Chlorella vulgaris. In the study, 45.23% of the oil was obtained from the biomass from the culture with phosphoric shock in the medium and 18% less of the oil was obtained from the biomass from the standard culture.

17

Wykorzystanie ścieków z toalet chemicznych w procesie fermentacji metanowej kiszonki kukurydzy

Dębowski M., Zieliński M., Krzemieniewski M., Hajduk A.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2017

|

Nr 2

57--60

PL

Wielkie Jeziora Mazurskie to jeden z najatrakcyjniejszych regionów Polski, w którym co roku rośnie liczba osób uprawiających żeglarstwo, a tym samym rośnie też ilość nieczystości produkowanych na jachtach. Używanie przenośnych toalet chemicznych wiąże się ze stosowaniem substancji zapewniających neutralizowanie zapachów oraz szybkie rozpuszczenie i odwodnienie odchodów. Powstająca mieszanina wymaga odpowiedniej technologii oczyszczania. Aby poprawić gospodarkę ściekową oraz ograniczyć negatywny wpływ powstających nieczystości na środowisko, można je skierować do biogazowni. Zrealizowane prace badawcze udowodniły, iż wprowadzenie do kiszonki kukurydzy środka chemicznego Aqua Kem Blue nie wpłynęło istotnie na pogorszenie parametrów charakteryzujących proces fermentacji metanowej. Elementem, który w największym stopniu decydował o uzyskiwanych efektach technologicznych notowanych w badaniach przy wykorzystaniu testowanego środka było zastosowane obciążenie osadu beztlenowego ładunkiem wprowadzonych związków organicznych. Badania udowodniły, iż zastosowanie ścieków pochodzących z punktu zlewnego dla toalet chemicznych do uwodnienia kiszonki kukurydzy wpływa bezpośrednio na istotne statystycznie ograniczenie efektywności procesu fermentacji metanowej.

EN

Great Masurian Lakes is one of the most attractive Polish regions, where every year a growing number of people practicing sailing, and thus there is a growing amount of impurities produced on yachts. Using of portable chemical toilets associated with a substance providing neutralize odors and rapid dissolution and dehydration droppings. The resulting mixture requires an appropriate treatment technology. To improve wastewater management and reduce the negative impact on the environment arising from impurities can be directed to the biogas plant. Completed research has shown that the introduction of the corn silage chemical Aqua Kem Blue had no significant effect on the deterioration of the parameters characterizing the process of anaerobic digestion. The part that to the greatest extent determined the obtained effects technology listed in the study using the test agent was applied load anaerobic sediment load introduced organic compounds. Research has shown that the use of waste water from the confluent point for chemical toilets to hydrate corn silage directly influences statistically significant reduction of the efficiency of methane fermentation process.

18

Wykorzystanie pogłębionego utleniania w procesie oczyszczania ścieków pochodzących z roszarni lnu

Szwarc D., Zieliński M., Dębowski M., Szwarc K.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2017

|

Nr 6

255--258

PL

Celem przedstawionych badań było określenie efektywności usuwania związków organicznych ze ścieków pochodzących z roszarni lnu, z wykorzystaniem modyfikowanej reakcji Fentona. W badaniach wykorzystano koagulanty: siarczan żelaza (III) i chlorek poliglinu jako katalizatory reakcji oraz 30% roztwór nadtlenku wodoru. Eksperyment podzielony był na pięć wariantów, których kryterium podziału były reagenty wprowadzane do ścieków. Wariant pierwszy obejmował testowanie efektywności usuwania związków organicznych, z wykorzystaniem siarczanu żelaza (III). W kolejnych wariantach zastosowano nadtlenek wodoru (wariant 2), mieszaninę siarczanu żelaza (III) i nadtlenku wodoru (wariant 3), polichlorek glinu (wariant 4) oraz mieszaninę polichlorku glinu i nadtlenku wodoru (wariant 5). Wszystkie warianty podzielone były na 5 serii badawczych, które zróżnicowane były pod względem dawki reagentów. Najwyższą efektywność uzyskano przy zastosowaniu mieszaniny perhydrolu i siarczanu żelaza (III) w dawce w dawce 0,45 g Fe3+ ∙dm-3 i 8,25 g H202 ∙dm-3 , która kształtowała się na poziomie 93,42%.

EN

The aim of this study was determination of the effect of removal of organic compounds from flax retting using modified Fenton reaction. The two coagulants: iron (III) sulphate and polyaluminium chloride, as reaction catalysts, and 30% hydrogen peroxide were used in the studies. The experiment was divided into five variants, the criterion of which was reagents introduced into wastewater. The first variant test the efficiency of removal of organic compounds using iron (III) sulfate. Hydrogen peroxide (variant 2), a mixture of iron (III) sulphate and hydrogen peroxide (variant 3), polyaluminum chloride (variant 4) and a mixture of polyaluminium chloride and hydrogen peroxide (variant 5) were used in subsequent variants. Each variant was divided into five research series, which differed in dosage of reagents. The highest efficiency of 93.42% was achieved with a mixture of perhydrole and iron (III) sulphate in dosage 0,45 g Fe3+ ∙dm-3 i 8,25 g H202 ∙dm-3 .

19

Wpływ stałego pola magnetycznego na proces ozonolizy niejonowych substancji powierzchniowo - czynnych (ROKAfenol n8/n40/n8p14) w roztworach wodnych

Rokicka M., Zieliński M., Dębowski M.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2017

|

Nr 6

259--262

PL

Celem badań było określenie wpływu stałego pola magnetycznego (SPM) na sprawność procesu ozonolizy detergentów: ROKAfenol N8 (R N8), ROKAfenol N40 (R N40) oraz ROKAfenol N8P14 (R N8P14) w roztworach wodnych. Badania skoncentrowano na ustaleniu znaczenia stężenia ozonu w układzie technologicznym oraz znaczenia SPM na uzyskane efekty degradacji detergentu. Wykorzystanie najwyższej dawki utleniacza oraz czynnika fizycznego spowodowało, iż końcowe efekty degradacji detergentu RN40 wzrosły z 19,43% do 54,09%, co dało wyniki 34% wyższe niż uzyskane w etapie I eksperymentu bez użycia SMP. Najwyższą sprawność degradacji analizowanych związków zanotowano w przy zastosowanej dawce ozonu 3,0 g 03/dm3 • h wynosiła ona 97±3%. Było to o 46% więcej w porównaniu do analogicznych dawek reagentów bez zastosowania SPM.

XX

The aim of the study was to determine the effect of a static magnetic field (SMF) on efficiency of detergents (ROKAfenol N8 (R N8), ROKAfenol N40 (R N40) and ROKAfenol N8P14 (R N8P14) oxidation in aqueous solutions. Studies have determined to effect of ozone concentration, retention time in technological system and SMF on detergent degradation. The highest dose of ozone and SMF application resulted in a higher effectiveness of detergent removal from aqueous solutions then in case of only ozonolysis. The highest efficiency of detergent removal was achieved at a ozone dose of 3 mg 03/dm3 • h and it was 97 ±3%. This was 46% more than the equivalent doses of reagents without SPM.

20

Reaktor do beztlenowego oczyszczania ścieków z mikrofalowym systemem ogrzewania

Zieliński M., Dębowski M.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2017

|

Nr 1

18--22

PL

W artykule zaprezentowano autorską konstrukcję hybrydowego reaktora beztlenowego z mikrofalowym systemem ogrzewania. Dotychczasowe doświadczenia autorów wskazują, iż odpowiednio zastosowane promieniowanie mikrofalowe pozwala na zwiększenie efektywności usuwania związków organicznych ze ścieków, a biomasa ogrzewana za pomocą promieniowania mikrofalowego charakteryzuje się wyższym współczynnikiem produkcji biogazu. Z eksploatacyjnego punktu widzenia, szczególnie istotna jest większa odporność biomasy anaerobowej na niekorzystne warunki technologiczne co związane jest z dużą bioróżnorodnością w układach ogrzewanych mikrofalowo.

EN

The article presents an original design of a hybrid anaerobic reactor with microwave heating system. The past authors experience indicate that, the applied microwave radiation can increase the efficiency of removal of organic compounds from wastewater. The biomass heated by microwave radiation has a higher biogas production coefficient. Reactor with microwave heating has higher biodiversity compared with conventional heating.