Charakterystyka i metody zagospodarowania masy pofermentacyjnej powstającej w biogazowniach

• Autorzy: Urbanowska Agnieszka , Kotas Paulina , Kabsch-Korbutowicz Małgorzata

Warianty tytułu

EN

Characteristics and management methods of digestate from biogas plants

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Poszukiwanie nowych źródeł czystej energii będzie powodować wzrost liczby biogazowni, a przez to ilości powstających w nich odpadów w postaci masy pofermentacyjnej. Dodatkowo proces fermentacji metanowej jest coraz częściej stosowaną metodą przeróbki frakcji organicznej odpadów komunalnych oraz osadów powstających w oczyszczalniach ścieków. Przetwarzanie, magazynowanie oraz transport ciekłego odpadu, jakim jest pozostałość pofermentacyjna, powstającego w biogazowniach przysparza wielu problemów, których zlekceważenie prowadzić będzie nie tylko do strat ekonomicznych, a także do degradacji środowiska. W pracy scharakteryzowano racjonalne metody zagospodarowania masy pofermentacyjnej powstającej w biogazowniach, poprzez odzyskiwanie z niej wody oraz substancji odżywczych, które mogą być wykorzystane rolniczo, bez potrzeby ich magazynowania. Ze względu na postępujący deficyt wody w rolnictwie, coraz częściej masę pofermentacyjną zaczyna się traktować nie tylko jako alternatywny nawóz, ale także jako potencjalne źródło wody. Zastosowanie odzyskanej wody do nawadniania upraw wymaga takiego jej oczyszczenia, aby zanieczyszczenia pochodzące z fermentowanej biomasy nie powracały do środowiska. Obiecujące rezultaty w tym zakresie mogą zapewnić procesy membranowe.

EN

The quest for new clean energy sources will result in growing numbers of biogas plants and, as an implication, rising amount of waste produced in the form of a digestate. Additionally, methane fermentation becomes a growingly popular treatment method of the organic fraction of both municipal waste as well as the precipitate from wastewater treatment plants. Treatment, storage, and transport of liquid waste, such as digestate from biogas plants involve numerous challenges. Not only may ignoring them lead to economic losses but also it may cause environmental degradation. The paper discusses efficient methods for digestate management through recovery of water and nutrients that can be then utilized in the agriculture thus eliminating the temporary storage requirement. Due to increasing water deficit in agriculture, the digestate often serves not only as an alternative fertilizer but also as a source of water. Application of the reclaimed water to crop irrigation requires its proper treatment preventing contaminants from coming back to the environment. Membrane processes could deliver promising results here.

Słowa kluczowe

PL

fermentacja metanowa; biogazownia; pozostałość pofermentacyjna; masa pofermentacyjna; odzyskiwanie wody; odzyskiwanie substancji odżywczych; rozdzielanie; procesy membranowe

EN

methane fermentation; biogas plant; fermentation residue; digestate; water recovery; nutrient recovery; separation; membrane processes

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 41, nr 1
• Strony: 39--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Urbanowska Agnieszka

autor

Kotas Paulina

autor

Kabsch-Korbutowicz Małgorzata

Bibliografia

• 1. Food and Agriculture Organization of the United Nations: Water scarity (www.fao.org/land-water/water/water-scarcity/en/).
• 2. Proposal for a Regulation of the European Parliament and of the Council on Minimum Requirements for Water Reuse. COM (2018) 337 final, 2018/0169 (COD), Brussels 2018.
• 3. Digestate as Fertilizer. Fachverband Biogas e.V., Freising (Germany) 2018 (www.digestate-as-fertilizer.com).
• 4. S. KOCH-KOPYSZKO: Polskie technologie biogazowe – trendy i wyzwania. Razem dla Biogazu, Warszawa 2016 (www.upebi.pl).
• 5. Sprawozdanie z działalności Krajowego Ośrodka Wsparcia Rolnictwa w 2017 r. (w tym Agencji Rynku Rolnego i Agencji Nieruchomości Rolnych w okresie od 1 stycznia do 31 sierpnia 2017 r.).
• 6. M. KOSZEL, E. LORENCOWICZ: Agricultural use of biogas digestate as a replacement fertilizers. Agriculture and Agricultural Science Procedia 2015, Vol. 7, pp. 119–124.
• 7. A. MAKARA, Z. KOWALSKI, K. FELA: Zagospodarowanie substancji pofermentacyjnej w aspekcie bezpieczeństwa ekologicznego. Prace Naukowe Akademii im. Jana Długosza w Częstochowie, Technika, Informatyka, Inżynieria Bezpieczeństwa 2017, vol. 5, ss. 177–190.
• 8. I. A. ŁUCKA, A. U. KOŁODZIEJ, M. SZYMAŃSKA, K. PILARSKI: Rolnicze wykorzystanie masy pofermentacyjnej z biogazowni rolniczej. W : M. JASIULEWICZ [red.]: Wykorzystanie biomasy w energetyce, aspekty ekonomiczne i ekologiczne, Polskie Towarzystwo Ekonomiczne, Koszalin 2011, ss. 277–304.
• 9. H. LIN, J. GAN, A. RAJENDRAN, C. E. R. REIS, B. HU: Phosphorus removal and recovery from digestate after biogas production. In: K. BIERNAT [Ed.]: Biofuels – Status and Perspective, IntechOpen 2015, pp. 517–546.
• 10. A. KOWALCZYK-JUŚKO, M. SZYMAŃSKA: Poferment nawozem dla rolnictwa. Fundacja na rzecz Rozwoju Polskiego Rolnictwa, Warszawa 2015.
• 11. Ustawa z 14 grudnia 2012 r. o odpadach. Dziennik Ustaw 2013, poz. 21.
• 12. Rozporządzenie Ministra Środowiska z 9 grudnia 2014 r. w sprawie katalogu odpadów. Dziennik Ustaw 2014, poz. 1923.
• 13. Ustawa z 10 lipca 2007 r. o nawozach i nawożeniu. Dziennik Ustaw 2007, nr 147 poz. 1033.
• 14. Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z 20 lipca 2008 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie szczegółowego sposobu stosowania nawozów oraz prowadzenia szkoleń z zakresu ich stosowania. Dziennik Ustaw 2018, poz. 1438.
• 15. Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z 18 czerwca 2008 r. w sprawie wykonania niektórych przepisów o nawozach i nawożeniu. Dziennik Ustaw 2008, nr 119, poz. 765.
• 16. Rozporządzenie Ministra Środowiska z 20 stycznia 2015 r. w sprawie procesu odzysku R10. Dziennik Ustaw 2015, poz. 132.
• 17. A. MARCINIAK: Możliwości zagospodarowania odpadu pofermentacyjnego z biogazowni. Studia Ecologiae et Bioethicae 2014, vol. 12, nr 2, ss. 123–133.
• 18. Ustawa z 20 lipca 2017 r. Prawo wodne. Dziennik Ustaw 2017, poz. 1566.
• 19. Rozporządzenie Ministra Środowiska z 18 listopada 2014 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego. Dziennik Ustaw 2014, poz. 1800.
• 20. Optimising Water Reuse in the EU. Public Consultation Analysis Report, Publications Office of the European Union, Luxembourg 2015.
• 21. A. CURKOWSKI, A. ONISZK-POPŁAWSKA, G. WIŚNIEWSKI, M. ZOWSIK: Mała biogazownia rolnicza z lokalnym zagospodarowaniem ciepła odpadowego i masy pofermentacyjnej. Fundacja Instytut na rzecz Ekorozwoju, Warszawa 2011.
• 22. Y. ZENG, A. De GUARDIA, P. DABERT: Improving composting as a post-treatment of anaerobic digestate. Bioresource Technology 2016, Vol. 201, pp. 293–303.
• 23. W. CZEKAŁA, K. PILARSKI, J. DACH, D. JANCZAK, M. SZYMAŃSKA: Analiza możliwości zagospodarowania pofermentu z biogazowni. Technika Rolnicza Ogrodnicza Leśna 2012, nr 4, ss. 13–15.
• 24. A. BAUER: Detailed monitoring of two biogas plants and mechanical solid-liquid separation of fermentation residues. Journal of Biotechnology 2009, Vol. 142, pp. 56–63.
• 25. E. MONFET, G.AUBRY, A. A. RAMIREZ: Nutrient removal and recovery from digestate: A review of the technology. Biofuels 2018, Vol. 9, No. 2, pp. 247–262.
• 26. M. FECHTER, M. KRAUME: Digestate treatment techniques. Technical Transactions Mechanica 2016, Vol. 1-M, No. 1, pp. 95–106.
• 27. C. VANEECKHAUTE, V. LEBUF, E. MICHELS, E. BELIA, P. A. VANROLLEGHEM, F. M. G. TACK, E. MEERS: Nutrient recovery from digestate: Systematic technology review and product classification. Waste Biomass Valor 2017, Vol. 8, pp. 21–40.
• 28. A. CHIUMENTI, F. da BORSO, F. TERI, R. CHIUMENTI, B. PIAIA: Full-scale membrane filtration system for the treatment of digestate from a co-digestion plant. Applied Engineering in Agriculture 2013, Vol. 29, No.6, pp. 985–990.
• 29. I. TAŁAŁAJ: Zastosowanie odwróconej osmozy w procesie oczyszczania odcieków. Ekonomia i Środowisko 2013, vol. 2, nr 45, ss. 94–106.
• 30. A. G. CAPODAGLIO, P. HLAVINEK, M. RABONI: Physico-chemical technologies for nitrogen removal from wastewaters: A review. Revista Ambiente & Água 2015, Vol. 10, No. 3, pp. 481–498.
• 31. E. TORNWALL, H. PETTERSS ON, E. THORIN, S. SCHWEDE: Post-treatment of biogas digestate – an evaluation of ammonium recovery, energy use and sanitation. Energy Procedia 2017, Vol. 142, pp. 957–963.
• 32. L. F. SOTOFT, M. B. PRYDS , A. K. NIELSEN , B. NORDDAHL: Process simulation of ammonia recovery from biogas digestate by air stripping with reduced chemical consumption. Computer Aided Chemical Engineering 2015, Vol. 37, pp. 2465–2470.
• 33. L. SHI, W. S. SIMPLICIO, G. WU, Z. HU, H. HU, X. ZHAN: Nutrient recovery from digestate of anaerobic digestion of livestock manure: a review. Current Pollution Reports 2018, Vol. 4, pp.74–83.
• 34. M. DOMAŃSKA, P. DRAGAŃSKI, P. WIERCIK, J. ŁOMOTOWSKI, T. KONIECZNY: Powstawanie struwitu podczas nanofiltracji odcieków z fermentacji metanowej. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury 2016, vol. 33, nr 63, ss. 77–86.
• 35. H. SAIDOU, A. KORCHEF, S. B. MOUSSA, M. B. AMOR: Struvite precipitation by the dissolved CO2 degasification technique: Impact of the airflow rate and pH. Chemosphere 2009, Vol. 74, No. 2, pp. 338–343.
• 36. D. J. KRUK, M. ELEKTOROWICZ, J. A. OLESZKIEWICZ: Struvite precipitation and phosphorus removal using magnesium sacrificial anode. Chemosphere 2014, Vol. 101, pp. 28–33.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).