Application of membrane processes in utilization of wastewater generated in biomass gasification

• Autorzy: Kwiecińska A. , Iluk T. , Stelmach S.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2016.10(1)045

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie technik membranowych w utylizacji ścieków powstających w procesie zgazowania biomasy

• Konferencja: ECOpole’15 Conference (14-16.10.2015, Jarnoltowek, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Gasification of biomass is always accompanied with the generation of highly loaded wastewater. Those streams are formed during cooling and cleaning of process gas and comprise of tars, condensed water vapor and a range of organic and inorganic compounds. Nowadays, there are no treatment systems of those wastewater, especially dedicated to small and medium size gasification plants, what is the main limitation in the technology popularization and industrial commercialization. On the other hand, conventional methods proposed for the treatment characterize with the narrow spectrum of action dedicated, mainly to the removal of tar substances. In the presented paper the possibility of utilization of biomass gasification wastewater by means of membrane processes is proposed. The technology was based on the two stage treatment system enabling the separation of tars by spontaneous sedimentation/floatation and low pressure drive aqueous phase filtration. Polymeric, ultrafiltration membranes of various cut off were investigated due to the contaminants removal effectiveness and capacity. It was shown, that the use of membrane processes assures the concentration of soluble organic contaminants to the rate enabling their recycle to the gasifier. The filtrate obtained during the process characterized with much decreased load of contaminants and after the proper polishing could be directly deposited to the environment.

PL

Proces zgazowania biomasy wiąże się z powstawanie wysoko obciążonych ciekłych strumieni odpadowych. Wody te formowane są podczas chłodzenia i oczyszczania gazu procesowego i stanowią mieszaninę smół, skroplonej pary wodnej oraz szeregu związków organicznych i nieorganicznych. Brak odpowiednich rozwiązań systemowych, przede wszystkim w przypadku małych i średnich instalacji, powoduje, że ich popularyzacja i komercjalizacja na skalę przemysłową są znacznie ograniczone. Obecnie proponowane metody utylizacji ciekłych strumieni odpadowych charakteryzują się zawężonym spektrum działania, skupiając się na jednym z aspektów problemu, jakim jest obecność substancji smolistych. W niniejszej pracy zaproponowano możliwość zagospodarowania ciekłych strumieni odpadowych z procesu zgazowania biomasy z wykorzystaniem technik membranowych. Rozwiązanie oparto o dwustopniowy system oczyszczania umożliwiający separację smół poprzez samoistnie zachodzące procesy sedymentacji i flotacji oraz niskociśnieniową filtrację membranową. W badaniach wykorzystano polimerowe membrany ultrafiltracyjne o różnych granicznych masach molowych. Wykazano, że zastosowanie procesów membranowych umożliwia zatężenie rozpuszczonych związków organicznych w stopniu pozwalającym na ich zawrócenie do reaktora oraz powstawanie filtratu o znacznie obniżonym ładunku zanieczyszczeń, który po odpowiednim podczyszczeniu może zostać odprowadzony bezpośrednio do środowiska.

Słowa kluczowe

EN

wastewater; tars; gasification; biomass

PL

ścieki; smoły; zgazowanie; membrany

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 10, No. 2
• Strony: 439--446
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Kwiecińska A.

• Institute for Chemical Processing of Coal, ul. Zamkowa 1, 41-803 Zabrze, Poland, phone [phone]

autor

Iluk T.

• Institute for Chemical Processing of Coal, ul. Zamkowa 1, 41-803 Zabrze, Poland, phone [phone]

autor

Stelmach S.

• Institute for Chemical Processing of Coal, ul. Zamkowa 1, 41-803 Zabrze, Poland, phone [phone]

Bibliografia

• [1] Kotowicz J, Sobolewski A, Iluk T. Energetic analysis of a system integrated with biomass gasification. Energy. 2013;52:265-278. DOI: 10.1016/j.energy.2013.02.048.
• [2] Stelmach S, Wasielewski R, Figa J. Zgazowanie biomasy - przykłady nowych technologii [Biomass gasification - examples of new technologies]. Arch Gosp Odpad Ochr Środ. 2008;7:9-20. http://www.awmep.org/index.php/index/help?journal=ago&page=article&op=download&path%5B%5D=64&path%5B%5D=51.
• [3] Sobolewski A, Kotowicz J, Matuszek K, Iluk T. Reaktory zgazowania biomasy w układach CHP - przyszłość energetyki odnawialnej w Polsce [Reactors for biomass gasification in the CHP systems - future of the renewable energy in Poland]. Polit Energ. 2011;14(2):349-360. https://www.min-pan.krakow.pl/Wydawnictwa/PE142/25-sobolewski-kotowicz-i-in.pdf.
• [4] Ruiz JA, Juarez MC, Morales MP, Munoz P, Mendivil MA. Biomass gasification for electricity generation: Review of current technology barriers. Renew Sust En Rev. 2013;18:174-183. DOI: 10.1016/j.rser.2012.10.021.
• [5] Pytlar TS Jr. Status of existing biomass gasification and pyrolysis facilities in North America. NAWTEC18 Proceed. 2010:1-14. DOI: 10.1115/NAWTEC18-3521.
• [6] Głodek E. Zgazowanie biomasy - Przewodnik [Biomass gasification - Guideline]. Opole: Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych; 2010. www.oze.opole.pl/zalacznik.php?id=375&element=470.
• [7] Sulc J, Stojdl J, Richter M, Popelka J, Svobooda K, Smetana J. Biomass waste gasification - can be the two stage process suitable for tar reduction and power generation? Waste Manage. 2012;32:692-700. DOI: 10.1016/j.wasman.2011.08.015.
• [8] Han J, Kim H. The reduction and control technology of tar during biomass gasification/pyrolysis: An overview. Renew Sust En Rev. 2008;12:397-416. DOI: 10.1016/j.rser.2006.07.015.
• [9] Hernandez JJ, Ballesteros R, Aranda G. Characterization of tars from biomass gasification: Effect of the operating conditions. Energy. 2013;50:333-342. DOI: 10.1016/j.energy.2012.12.005.
• [10] Tripathi L, Dubey AK, Sandip G, Singh PL. Waste water treatment of biomass based power plant. Int J Chem Tech Res. 2013;5(2):761-764. http://sphinxsai.com/2013/conf/PDFS%20ICGSEE%202013/CT=33(761-764)ICGSEE.pdf.
• [11] Mishra AK, Singh RN, Mishra PP. Effect of biomass gasification on environment. Mesop Environ J. 2015;1(4):39-49. www.bumej.com/papers/mej_pub2015_8175538.pdf.
• [12] Chiranjeevaraoseela, Vinodbabu Ch, Vykunta Rao M. Techniques of tar removal from producer gas - A review. Int J Innov Res Sci Eng Technol. 2015;4(2):258-266. DOI: 10.15680/IJIRSET.2015.0402055.