Wykorzystanie suchego lodu do dezintegracji osadu czynnego nadmiernego w celu intensyfikacji procesu fermentacji metanowej

• Autorzy: Nowicka E. , Machnicka A. , Grűbel K.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2014.8(1)031

Warianty tytułu

EN

Improving of anaerobic digestion by dry ice disintegration of surplus activated sludge

• Konferencja: ECOpole’13 Conference (23-26.10.2013, Jarnoltowek, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jednym z podstawowych problemów występujących w układach przeróbki osadów ściekowych jest zwiększenie dostępności i podatności substancji organicznych na biodegradację, co można osiągnąć poprzez dezintegrację osadu. W pracy wykorzystano dezintegrację osadu nadmiernego suchym lodem oraz określono jej wpływ na uwalnianie materii organicznej i na efektywność fermentacji metanowej wyrażonej produkcją biogazu. Zamrażanie/rozmrażanie osadu suchym lodem powodowało wzrost wartości ChZTCr o 520 mg O2/dm3, a stopień dezintegracji SD wyniósł 49%. W wyniku destrukcji osadu za pomocą suchego lodu do cieczy nadosadowej zostały również uwolnione proteiny oraz węglowodany, co świadczyło o skuteczności procesu. Stężenia tych parametrów wyniosły odpowiednio 265 i 53 mg/dm3. Poddanie fermentacji mieszanki: osadu zdezintegrowanego w objętości 30%, osadu niezdezintegrowanego w objętości 40 i 30% osadu przefermentowanego spowodowało wzrost wydajności produkcji biogazu o 49%.

EN

Disintegration by dry ice has a positive effect on the degree and rate of surplus activated sludge anaerobic digestion. By applying thermal disintegration the lysis of cells occurs in minutes instead of days. The intracellular and extracellular components are set free and are immediately available for biological degradation which leads to an improvement of the subsequent anaerobic process. Thermal disintegration by dry ice of the surplus activated sludge results in organic matter and a polymer transfer from the solid phase to the liquid. During disintegration process soluble chemical oxygen demand (SCOD) value and proteins concentration increase about 583 and 265 mg/dm3, respectively. In the same time concentration of carbohydrates increase about 53 mg/dm3. In addition the degree of thermal disintegration changed from 13% for the volume ratio of dry ice to surplus activated sludge 0.25:1 to 49% for the volume ratio of dry ice to sludge 1:1. The addition of thermal disintegrated sludge (30% SASDI of volume) to the digestion process leads to increased biogas production about 49%.

Słowa kluczowe

PL

suchy lód; ChZTCr; proteiny; węglowodany; fermentacja metanowa; biogaz

EN

dry ice; soluble chemical oxygen demand; proteins; carbohydrates; anaerobic digestion; biogas

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 8, No. 1
• Strony: 240--247
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., wykr.

Twórcy

autor

Nowicka E.

• Zakład Mikrobiologii i Biotechnologii Środowiskowej, Instytut Ochrony i Inżynierii Środowiska, Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, tel. [phone]

autor

Machnicka A.

• Zakład Mikrobiologii i Biotechnologii Środowiskowej, Instytut Ochrony i Inżynierii Środowiska, Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, tel. [phone]

autor

Grűbel K.

• Zakład Mikrobiologii i Biotechnologii Środowiskowej, Instytut Ochrony i Inżynierii Środowiska, Akademia Techniczno-Humanistyczna w Bielsku-Białej, ul. Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Worwąg M, Brzeska K, Zawieja I, Bień J. Stabilizacja beztlenowa osadów ściekowych pochodzących z przemysłu celulozowo-papierniczego. Proc ECOpole. 2008;2:493-498.
• [2] Miksch K, Sikora J. Biotechnologia ścieków. Gliwice: Wyd Nauk PWN; 2010.
• [3] Wett B, Phothilangka P, Eladawy A. Waste Manage. 2010;30:1057-1062. DOI: 10.1016/j.wasman.2009.12.011.
• [4] Barjenbruch M, Kopplow O. Adv Environ Res. 2003;7:715-720. DOI: 10.1016/S1093-0191(02)00032-1.
• [5] Tiehm A, Nickel K, Zellhorn M, Neis U. Water Res. 2001; 35:2003-2009. DOI:10.1016/S0043-1354(00)00468-1.
• [6] Panyue Z, Guangming Z, Wei W. Bioresour Technol. 2007;98:207-210. DOI:10.1016/j.biortech.2005.12.002.
• [7] Dong-Hoon K, Emma J, Sae-Eun O, Hang-Sik S. Water Res. 2010;44:3093-3100. DOI:10.1016/j.watres.2010.02.032.
• [8] Young-Khee O, Ki-Ryong L, Kwang-Baik K, Ick-Tae Y. Water Res. 2007;41:2665-2671. DOI:10.1016/j.watres.2007.02.028.
• [9] Guangming Z, Jing Y, Huanzhi L, Jie Z. Bioresour Technol. 2009;100:1505-1509. DOI:10.1016/j.biortech.2008.08.041.
• [10] Tak-Hyun K, Sang-Ryul L, Youn-Ku N, Jeongmok Y, Chulhwan P, Myunjoo L. Desalination.2009;246:275-284. DOI: 10.1016/j.desal.2008.06.023.
• [11] Barjenbruch M, Kopplow O. Adv Environ Res. 2003;7:715-720. DOI: 10.1016/S1093-0191(02)00032-1.
• [12] Guang-Hui Y, Pin-Jing H, Li-Ming S, Yi-Shu Z. Water Res. 2008;42:1925-1934. DOI:10.1016/j.watres.2007.11.022.
• [13] Azize A, Ayse F, Diclehan S, Ersan K. J Environ Sci Health, Part A: Toxic/Hazard Substances and Environ Eng. 2008;43:1528-1535. DOI: 10.1080/10934520802293685.
• [14] Stabnikova O, Liu XY, Wang JY. Elsevier Science. 2008;28:1654-1659. DOI:10.1016/j.wasman.2007.05.021.
• [15] Saktaywin W, Tsuno H, Nagare H, Soyama T, Weerapakkaroon J. Water Res. 2005;39:902-910. DOI:10.1016/j.watres.2004.11.035.
• [16] Montusiewicz A, Lebiocka M, Rożej A, Zacharska E, Pawłowski L. Bioresour Technol.2010;101:3466-3473. DOI: 10.1016/j.biortech.2009.12.125.
• [17] Örmeci B, Vesilind AP. Water Res. 2001;35:4299-4306. DOI: 10.1016/S0043.
• [18] Jean DS, Chu CP, Lee DJ. Water Res. 2000;34:1577-1583. DOI: 10.1016/S0043-1354(99)00303-6.
• [19] Wang Q, Fujisaki K, Ohsumi Y, Ogawa IH. J of Environ Sci and Health, Part A: Toxic/Hazard Substances and Environ Eng. 2001;36:1361-1371. DOI: 10.1081/ESE-100104884.
• [20] Jean DS, Chu CP, Lee DJ. Separation Sci and Technol. 2001;36:2733-2746. DOI: 10.1081/SS-100107222.
• [21] Grűbel K, Chrobak E, Rusin A, Machnicka A. Eliminacja Clostridium perfringens podczas kondycjonowania osadu czynnego nadmiernego. Inż Ekol. 2013;32:40-47.
• [22] Nowicka E, Machnicka A. Ocena skuteczności osadu nadmiernego suchym lodem. Współczesne problemy ochrony środowiska. Gliwice: Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska; 2013.
• [23] Hu K, Jun-Qiu J, Qing-Liang Z, Duu-Jong L, Kun W, Wei Q. Water Res. 2011;45:5969-5976. DOI: 10.1016/j.watres.2011.08.064.
• [24] Jeyasekaran G, Ganesan P, Anandaraj R, Jeya Shakila R, Sukumar D. Food Microbiol. 2006;23:526-533. DOI: 10.1016/j.fm.2005.09.009.
• [25] Jean DS, Lee DJ, Chang CY. Adv in Envir Res. 2001;5:145-150. DOI: 10.1016/S1093-0191(00)00052-6.
• [26] Clesceri LS, Greenberg AE, Eaton AD, editors. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (20th edn.). Washington: American Public Health Association; 1999.
• [27] Tchobanoglous G, Burton FL, Stensel HD. Wastewater Engineering: Treatment and Reuse. Metcalf & Eddy, Inc.; 2002.
• [28] Kunz P, Wagner S. Results and outlooks of investigations of sewage sludge disintegration - Ergebnisse und Perspektive aus Untersuchungen zur Klärschlammdesintegration. Heft 1: AWT Abwassertechnik; 1994.
• [29] Müller J. Mechanical disintegration of sewage sludge - Mechanischer Klärschlammaufschluß-, Schriftenereihe ”Berichte aus der Verfahrenstechnik” der Fakultät für Maschinenbau und Elektrotechnik der Universität Braunschweig. Aachen, Germany: Shaker Verlag; 1996.
• [30] Müller J. Disintegration as key-step in sewage sludge treatment. Water Sci Technol. 2000;41:123-139.