Impact of Ultrasonic Pretreatment on the Anaerobic Fermentation of Dairy Waste Activated Sludge

Worwąg, M.; Grosser, A.; Neczaj, E.; Kamizela, T.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Impact of Ultrasonic Pretreatment on the Anaerobic Fermentation of Dairy Waste Activated Sludge

Autorzy

Worwąg M. , Grosser A. , Neczaj E. , Kamizela T.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Wpływ kondycjonowania polem ultradźwiękowym na fermentację metanową osadów ściekowych z przemysłu mleczarskiego

Języki publikacji

Abstrakty

In this paper, we focused on the effects of ultrasound (US) irradiation at different parameters on solubilization, biodegradation and anaerobic fermentation of sludge from the dairy industry. The changes of TOC in soluble fraction of sludge, the biogas yield, and the methane content in the biogas were used as control parameters for evaluating the effects of the US pretreatment. The optimal sonication parameters were found to be an exposure time of 18 min and ultrasound wave amplitude of 48,8 µm. The UD field conditioning positively influenced the process effects measured by the biogas production coefficient. In comparison to the control sample in sediments conditioned with a UD field with an amplitude of 36.6 μm, 48.8 μm and 61.0 μm, an increase was noted in the above-mentioned parameter by 38, 73 and 60%, respectively.

W niniejszym artykule określono wpływ preparowania przemysłowych osadów ściekowych polem ultradźwiękowym na efekt fermentacji metanowej. Najkorzystniejsze parametry nadźwiękawiania dla preparowanych osadów, ustalono na podstawie zmian TOC w wodzie nadosadowej oraz efektów fermentacji metanowej w układzie ciągłym, wyrażonej wzrostem produkcji biogazu oraz ubytku suchej masy organicznej. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że optymalne parametry nadźwiękawiania to czas ekspozycji wynoszący 18 minut i amplituda drgań 48.8 μm. Kondycjonowanie polem UD pozytywnie wpłynęło na efekty procesu, wyrażone współczynnikiem produkcji biogazu. W porównaniu do próby kontrolnej w osadach kondycjonowanych polem UD o amplitudzie 36.6 μm, 48.8 μm i 61.0 μm odnotowano zwiększenie ww. parametru odpowiednio o 38, 73 i 60%.

Słowa kluczowe

biogas anaerobic fermentation ultrasound

biogaz fermentacja metanowa ultradźwięki

Wydawca

Politechnika Koszalińska

Czasopismo

Rocznik Ochrona Środowiska

Rocznik

2018

Tom

Tom 20, cz. 1

Strony

512--527

Opis fizyczny

Bibliogr. 23 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Worwąg M.

Czestochowa University of Technology

autor

Grosser A.

Czestochowa University of Technology

autor

Neczaj E.

Czestochowa University of Technology

autor

Kamizela T.

Czestochowa University of Technology

Bibliografia

1. Abe, N., Tang, Y.Q., Iwamura, M., Ohta, H. Morimura, S., Kida, K. (2011). Development of an efficient process for the treatment plant. Bioresource Technology, 102, 7641-7644.
2. Appels, L., Van Assche, A., Willems, K., Degreve, J., Van Impe, J., Dewil, R. (2011). Peracetic acid oxidation as an alternative pre-treatment for the anaerobic digestion of waste activated sludge, Bioresource Technology, 102, 4124-4130.
3. APHA, (1999), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th edition, American Public Health Association, Washington, DC.
4. Braguglia, C.M., Gianico,A., Mininni, G. (2012). Comparison between ozone and ultrasound disintegration on sludge anaerobic digestion. Journal of Environmental Management, 95, 139-143.
5. Braguglia, C.M., Gianico, A., Mininni, G. (2011) Laboratory – scale ultrasound pre-treated digestion of sludge: Heat and energy balance, Bioresource Technology, 102, 7567-7573.
6. Braguglia, C.M., Gagliano, M.C., Rossetti, S. (2012a). High frequency ultrasound pretreatment for sludge anaerobic digestion: Effect on floc structure and microbial population. Bioresource Technology, 110, 43-49.
7. Carrere, H., Dumas, C., Battimelli, A., Batstone, D.J., Delgenes, J.P., Steyer, J.P., Ferrar, I. (2010). Pretreatment methods to improve sludge anaerobic degradability: A review. Journal of Hazardous Materials, 183, 1-15.
8. Cesaro, A., Naddeo, V., Amondio, V., Belgiorno, V. (2012). Enhanced biogas production from anaerobic codigestion of solid waste by sonolysis. Ultrasonics Sonochemistry, 19, 596-600.
9. Chang, T.C., You, S.J., Damodar, R.A., Chen, Y.Y. (2011). Ultrasound pretreatment step for performanceenhancement in an aerobic sludge digestion process. Journal of the Twain Institute of Chemical Engineers, 42, 801-808.
10. Erden, G. an Filibeli, A. (2010). Improving anaerobic biodegradability of biological sludges by Fenton preptreatment: Effect on single stage and twostage anaerobic digestion. Desalination, 251, 58-63.
11. Feng, W., Lei, H., Deng, J., Yu, Q., Li, H. (2009). Physical and chemical characteristic of waste activated sludge treated ultrasonically. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 48, 187-194.
12. Galipoli, A., Braguglia, C.M. (2012). High-Frequency ultrasound treatment of sludge: Combined effect of surfactants removal and floc disintegration. Ultrasonic Sonochemistry, 19, 864-871.
13. Hu, K., Jiang, J.Q., Zhao, Q.L., Lee, D.J., Wang, K., Qiu, W. (2011). Conditioning of wastewater sludge using freezing and thawing: Role of curing. Water Research, 45, 5969-5976.
14. Huan, L., Yiying, J., Mahar, R.B., Zhiyu, W., Yongfeng, N. (2009). Effect of ultrasonic disintegration on sludge microbial ctivity and dewaterability. Journal of Hazardous Materials, 161, 1421-1426.
15. Kidak, R., Wilhelm, A.M., Delmas, H. (2009). Effect of process parameters on the energy requirement in ultrasonical treatment of waste sludge. Chemical Engineering and Processing, 48, 1346-1352.
16. Khanal, S.K., Grewell, D., Sung, S., Leeuwen, J.V. (2007). Ultrasound Application in Wastewater Sludge Pretreatments: A Review. Critical Reviews in Environmental Science and Technology, 37, 277.
17. Luste, S., Heinonen-Tanski, H., Luostarinen, S. (2012). Co-digestion of dairy cattle slurry and industrial meat-processing by- productsffect of ultrasound and hygienization pre-treatments, Bioresource Technology, 104, 195-201.
18. Sadecka, Z., Suchowska-Kisielewicz, M. (2016). Możliwość wykorzystania substratów organicznych w procesie fermentacji. Rocznik Ochrona Środowiska, 18, 400-413.
19. Show, K.Y., Tay, J.H., Hung, Y.T. (2010). Ultrasound Pretreatment of Sludge for Anaerobic Digestion, Handbook of Environmental Engineering, Environmental Bioengineering, 11, 53-73.
20. Rokhina, E., Lens, P., Virkutyte, J. (2009). Low-frequency ultrasound in biotechnology: state of the art. Trends in Biotechnoloy, 27(5), 298-306.
21. Wang, F., Lu, S., Ji, M. (2006). Components of released liquid from ultrasonic waste activated sludge disintegration. Ultrasonics Sonochemistry, 13, 334-338.
22. Xu, H., He, P., Yu, G., Shao, L. (2011). Effect of ultrasonic pretreatment on anaerobic digestion and its sludge dewaterability. Journal of Environmental Sciences, 23(9), 1472-1478.
23. Zawieja I., Wolny L. Wolski P., 2015. Influence of Ultrasonic Pretreatment on Anaerobic Digestion of Excess Sludge from the Food Industry. Rocznik Ochrona Środowiska, 17, 351-366.

Uwagi

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

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-262790be-8240-479e-82fa-460446c7d571