Effect of thermo-ultrasonic disintegration of excess sludge on the effectiveness of anaerobic stabilization process

• Autorzy: Barański M. , Zawieja I. , Wolny L.

Warianty tytułu

PL

Wpływ termiczno-ultradźwiękowej dezintegracji osadów nadmiernych na efektywność procesu stabilizacji beztlenowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

It is estimated that processing of sewage sludge absorbs ca 70% of utilization costs. Subjecting initial and secondary sludge to aerobic stabilization, regarded as environment-friendly and economical technology contributes to a considerable minimization of the mass of the sludge. Biogas production is an essential factor which improves the profitability of the process of methane fermentation since it allows for partial recovery of costs incurred for maintenance of mesophilic conditions of fermentation. Methane fermentation is a process which occurs slowly and necessitates a long period of retaining sludge. The degree of fluidization of insoluble organic polymers to soluble form, available for microorganisms, has essential effect on the rate of sludge biodegradation. Disintegration of excess sludge affects the increase in dispersion of sludge particles, which determines acceleration of the process of hydrolysis which limits the course of anaerobic stabilization. Increase in the speed of production of VFAs and increase in their level over consecutive days of acid fermentation preconditions biogas production efficiency. This paper presents the results of the investigations concerning the effect of disintegration by means of a hybrid method on the efficiency of 25-day anaerobic stabilization ie the degree of sludge fermentation and intensification of biogas production. Application of thermal-ultrasound excess sludge processing caused the increase in the degree of sludge fermentation, where ca 60% removal of organic dry mass was reported with respect to anaerobic stabilization of raw sludge. Moreover, the increase in intensity of biogas production was observed, expressed in the value of unit biogas production, which amounted to 4.64 dm3/g of organic dry mass for the sludge subjected to modification by the hybrid method, whereas this value for raw sludge amounted to 1.1 dm3/g of organic dry mass.

PL

Szacuje się, że przeróbka osadów ściekowych pochłania ok. 70% kosztów eksploatacyjnych oczyszczalni. Poddanie osadów wstępnych i wtórnych stabilizacji beztlenowej, uważanej za technologię zarówno przyjazną środowisku, jak również ekonomiczną, przyczynia się do znacznej minimalizacji masy osadów. Produkcja biogazu stanowi istotny czynnik zwiększający rentowność prowadzonego procesu fermentacji metanowej, ponieważ pozwala na częściowy odzysk kosztów ponoszonych na utrzymanie mezofilowych warunków fermentacji. Fermentacja metanowa to proces przebiegający wolno oraz wymagający długiego okresu zatrzymania osadów. Stopień upłynnienia nierozpuszczalnych polimerów organicznych do postaci rozpuszczonej, dostępnych dla mikroorganizmów, ma znaczący wpływ na szybkość biodegradacji osadów. Dezintegracja osadów nadmiernych wpływa na wzrost dyspersji cząstek osadów, co determinuje przyspieszenie procesu hydrolizy, limitującej przebieg stabilizacji beztlenowej. Zwiększenie szybkości wytwarzania LKT oraz wzrost ich wartości w kolejnych dobach kwaśnej fermentacji warunkuje bezpośrednio efektywność produkcji biogazu. W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczące wpływu dezintegracji prowadzonej metodą hybrydową na efektywność 25-dobowej stabilizacji beztlenowej, tj. wzrost stopnia przefermentowania osadów oraz intensyfikację produkcji biogazu. Zastosowanie termiczno-ultradźwiękowej obróbki osadów nadmiernych wpłynęło na wzrost stopnia przefermentowania osadów, gdzie odnotowano ok. 60% usunięcie s.m.o. w odniesieniu do stabilizacji beztlenowej osadów surowych. Ponadto zaobserwowano wzrost intensywności produkcji biogazu, czego wyrazem była wartość jednostkowej produkcji biogazu wynosząca dla osadów poddanych modyfikacji metodą hybrydową 4,64 dm3/g s.m.ou, natomiast dla osadów surowych 1,1 dm3/g s.m.ou.

Słowa kluczowe

EN

excess sludge; ultrasound-thermal disintegration; anaerobic stabilization; degree of sludge; fermentation; unit biogas production

PL

osady nadmierne; dezintegracja termiczno-ultradźwiękowa; stabilizacja beztlenowa; stopień; przefermentowania osadów; jednostkowa produkcja biogazu

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 6, No. 1
• Strony: 21--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Barański M.

• Institute of Environmental Engineering, Faculty of Environmental Engineering and Protection, Czestochowa University of Technology, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa, phone [phone], fax [phone]

autor

Zawieja I.

• Institute of Environmental Engineering, Faculty of Environmental Engineering and Protection, Czestochowa University of Technology, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa, phone [phone], fax [phone]

autor

Wolny L.

• Institute of Environmental Engineering, Faculty of Environmental Engineering and Protection, Czestochowa University of Technology, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa, phone [phone], fax [phone]

Bibliografia

• [1] Arbeitsbericht der ATV-Arbeitgruppe 3.1.6, 2000, Klaerschlammdesintegration - Teil 1: Verfahren und Anwendungsgebiete der mechanischen Klaerschlammdesintegration. KA, 4/2000, 570-576.
• [2] Zielewicz-Madej E. The influence of ultrasonic field on fatty acid production and phosphorus discharge in hydrolysis of sewage sludge. Mat. XLIV “Otwarte Seminarium Akustyki - OSA”. Gdańsk - Jastrzębia Góra: 1997, 691-694.
• [3] Zielewicz-Madej E, Fukas-Płonka Ł. Nowoczesny ciąg technologiczny przeróbki osadów ściekowych nadmiernych. Gospodarka Odpadami Komunalnymi. 2006;2:169-186.
• [4] Elpiner JE. Ultradźwięki, działanie fizykochemiczne i biologiczne. Warszawa: Wyd Nauk PWN; 1992.
• [5] Bień JB. Osady ściekowe - teoria i praktyka. Częstochowa: Wyd Polit Częstochow; 2002.
• [6] Łomotowski J, Szpindor A. Nowoczesne systemy oczyszczania ścieków. Warszawa: Arkady; 2002.