Co-digestion of sewage sludge and glycerol fraction mixture facilitated by microwave pretreatment

• Autorzy: Kuglarz M. , Grübel K. , Bohdziewicz J.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2017.24(1)7

Warianty tytułu

PL

Kofermentacja mieszaniny osadów ściekowych i frakcji glicerynowej wspomagana promieniowaniem mikrofalowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the present study, the concept of integrated technological co-digestion system that ensures high effectiveness of glycerine fraction and sewage sludge was developed. The addition of glycerol fraction to sewage sludge influenced positively the degree of organic matter biodegradation and the quantity and quality of biogas produced. Introducing sewage sludge after effective microwave disintegration into feedstock allowed to further improve the effectiveness of the co-digestion process analysed. The co-digestion mixtures performed in conditions ensuring high effectiveness and an appropriate digestion stability (hydraulic retention time (HRT) = 20 days) allowed to increase the methane production by 18–23% and methane yield up to 10% compared to the samples of glycerine and untreated sludge digested in optimal conditions (HRT = 22–24 days). However, it should also be taken into consideration that initial sludge pre-treatment allowed to decrease the HRT value by at least 2 days.

PL

Celem prowadzonych badań było opracowanie koncepcji zintegrowanego układu technologicznego, który zapewniłby wysoką efektywność kofermentacji produktów ubocznych pochodzących z wytwarzania biodiesla i osadów ściekowych. Dodatek frakcji glicerynowej do osadów ściekowych wpłynął korzystnie na stopień biodegradacji materii organicznej oraz na ilość i jakość wydzielanego biogazu. Zastosowanie jako wsadu bioreaktora osadów ściekowych po dezintegracji mikrofalowej pozwoliło na dalszą poprawę efektywności analizowanego procesu kofermentacji. W odniesieniu do najkorzystniejszych warunków fermentacji mieszaniny osadów ściekowych nie poddawanych działaniu promieniowania mikrofalowego oraz frakcji glicerynowej (HRT = 22–24 dni) mieszanina kofermentacyjna zawierajaca w swym składzie osady po dezintegracji mikrofalowej (HRT = 20 dni) wygeneerowała 18–23% oraz do 10% więcej metanu w przeliczneiu odpowiednio na dobową oraz jednostkową produkcję metanu. Ponadto, zastosowanie wstępnej obróbki mikrofalowej pozwoliło na skrócenie czasu zatrzymania mieszaniny kofermentacyjnej w komorze bioreaktora o co najmniej 2 dni.

Słowa kluczowe

EN

co-digestion; glycerol fraction; biodiesel; microwave pre-treatment; sewage sludge

PL

kofermentacja; frakcja glicerynowa; biodiesel; osady ściekowe; promieniowanie mikrofalowe

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 24, nr 1
• Strony: 87--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., wykr., tab., rys.

Twórcy

autor

Kuglarz M.

• Institute of Environmental Protection and Engineering, Faculty of Materials, Civil and Environmental Engineering, University of Bielsko-Biala, ul. Willowa 2, 43–309 Bielsko-Biała, Poland.

autor

Grübel K.

• Institute of Environmental Protection and Engineering, Faculty of Materials, Civil and Environmental Engineering, University of Bielsko-Biala, ul. Willowa 2, 43–309 Bielsko-Biała, Poland.

autor

Bohdziewicz J.

• Institute of Water and Wastewater Engineering, Faculty of Energy and Environmental Engineering, Silesian University of Technology, ul. J. Konarskiego 18, 44–100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Chen H, Peng B, Wang D, Wang J. Front Chem Eng China. 2007;1:11-15. DOI: 10.1007/s11705-007-0003-y.
• [2] Pińkowska H., Wolak P., Oliveros E. Biomass Biśnerg. 2014;64:50-61. DOI: 10.1016/j.biombiś.2014.03.028.
• [3] Özçimen D, Karaosmanoglu F. Renew Energy. 2004;29:779-787. DOI:10.1016/j.renene.2003.09.006.
• [4] Van Gerpen J. Biodiesel Production Technology. NREL/SR-510-36244, Golden, Colorado. http://www.osti.gov/bridge (2004 05).
• [5] DIPPRProject 801 Full version evaluated standard thermophysical property values. Design Institute for Physical Properties, Department of Chemical Engineering, Brogham Young University, Provo, Utah. 2005. https://www.aiche.org/dippr/projects/801
• [6] EPA/635/R-03/003. Toxicological review of acrolein. CAS No. 107-02-8. 2003. https://cfpub.epa.gov/ncea/iris/iris_documents/documents/toxreviews/0364tr.pdf
• [7] López JAS, Santos MÁM, Pérez AFC, Martin AM. Bioresour. Technol. 2009;100:5609-5615. DOI: 10.1016/j.biortech.2009.06.017.
• [8] Mata-Alvarez J., Macé S., LIabrés P. Bioresour Technol. 2000: 74: 3-16. DOI: 10.1016/S0960-8524(00)00023-7.
• [9] Ahn J-H, Shin SG, Hwang S. Chem Eng J. 2009;153(1-3):145-150. DOI: 10.1016/j.cej.2009.06.032.
• [10] Eskicioglu C, Kennedy KJ, Droste RL. Desalination. 2009;248(1-3):279-285. DOI: 10.1016/j.desal.2008.05.066.
• [11] Doðan I, Sanin FD. Water Res. 2009;43(8):2139-2148. DOI: 10.1016/j.watres.2009.02.023.
• [12] Eskicioglu C, Kennedy KJ, Droste RL. Water Res. 2006;40(20):3725-3736. DOI: 10.1016/j.watres.2006.08.017.
• [13] Bohdziewicz J, Kuglarz M, Grübel K. Ecol Chem Eng S. 2014;21(3):447-464. DOI: 10.2478/eces-2014-0033.
• [14] Kuglarz M, Karakashev D, Angelidaki J. Bioresour Technol. 2013;134:290-297. DOI: 10.1016/j.biortech.2013.02.001.
• [15] Angelidaki I, Alves M, Bolzonella D, Borzacconi L, Campos L, Guwy A, et al. Water Sci Technol.2009;59:927-934. DOI: 10.2166/wst.2009.040.
• [16] APHA, 1995. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 19th ed. American Public Health Association, New York, USA.
• [17] Ward AJ, Hobbs P, Holliman PJ, Jones DL. Bioresour Technol. 2008;99:7928-7940. DOI: 10.1016/j.biortech.2008.02.044.
• [18] Panichnumsin P, Nopharatana A, Ahring B, Chaiprasert P. Biomass Biśner. 2010;34:1117-1124. DOI: 10.1016/j.biombiś.2010.02.018.
• [19] Fountoulakis MS, Petousi I, Manios T. Waste Manage. 2010;30:1849-1853. DOI:10.1016/j.wasman.2010.04.011.
• [20] Alatriste-Mondragón F, Samar P, Cox HHJ, Ahring BK, Iranpour R. Water Environ Res. 2006;78(6):607-635. DOI: 10.2175/106143006X111673.
• [21] Lust S, Luostarinen S. Bioresour Technol. 2010;101:2657-2664. DOI: 10.1016/j.biortech.2009.10.071.
• [22] Luostarinen S, Luste S, Sillanpää M. Bioresour Technol. 2009;100(1):79-85. DOI: 10.1016/j.biortech.2008.06.029.
• [23] Monou M, Kythreotou N, Fatta D, Smith SR. Waste Manage. 2009;29(2):712-20. DOI: 10.1016/j.wasman.2008.06.013.
• [24] Bś K. Online monitoring and control of the biogas process (Ph.D. Thesis). Copenhagen: Technical University of Denmark, 2006. https://pdfs.semanticscholar.org/255d/7714f4748cc82e0e0cee89f51893f8651c77.pdf.
• [25] Chen Y, Cheng JJ, Creamer KS. Bioresour Technol. 2008;10(99):4044-4064. DOI: 10.1016/j.biortech.2007.01.057
• [26] Miyamoto K. Renewable biological systems for alternative sustainable energy production. (Chapter 4). Food and Agriculture Organization of the United Nations. 1997. Rome. http://www.fao.org/docrep/w7241e/w7241e0f.htm#chapter4methane production
• [27] Liu C-F, Yuan X-Z, Zeng G-M, Li W-W, Li J. Bioresour Technol. 2008;99(4):882-888. DOI: 10.1016/j.biortech.2007.01.013.