Assessment of the Possibility of Introducing a Cogeneration System in the Biogas Development Process by the Example of the Wastewater Treatment Plant Located in Rybnik Orzepowice

• Autorzy: Karwot Janusz , Bondaruk Jan , Zawartka Paweł

Warianty tytułu

PL

Ocena możliwości wprowadzenia układu kogeneracji w procesie zagospodarowania biogazu na przykładzie oczyszczalni ścieków w Rybniku Orzepowicach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents and discusses the 6-year effects of the operation of a biogas-fired cogeneration system which operates at the Rybnik Orzepowice sewage treatment plant. The qualitative composition of biogas, average daily amount of biogas produced, total demand of the sewage treatment plant for electricity and the amount of electricity obtained from biogas were presented. Regarding the average daily biogas production for the years 2013–2018, it can be stated that it remains at the level of 2,809 m³/d (±33%). The average daily total electricity consumption for 2013-2018 remains at 8,846 kWh/d (-13.8%; +20.6%). The average daily amount of electricity produced from biogas for the years 2013-2018 remains at the level of 3,892 kWh/d (-38.7%; +10.1%). Electricity generated from biogas allows us to cover the demand of the treatment plant at 44% (minimum 39%, maximum 50%). In the analysed period, biogas consumption by individual facilities was: cogeneration unit approx. 65%, boilers: 10%, flare: 25%. Based on the operational data, it was calculated that: the unit indicator for biogas extraction from sewage, on average is 0,1584 m_n³/m³ (min. 0,0937 m_n³/m³, max.: 0,2291 m_n³/m³), the unit indicator for biogas extraction in relation to for COD load an average of 0.22 m³of biogas/kg COD (min. 0.09 m³of biogas/kg COD, max. 0.47 m³of biogas/kg COD), the unit ratio of biogas extraction in relation to the BZT₅ load was on average 0.61 m³biogas/kg BZT₅ (min. 0.28 m³biogas/kg BZT₅, max. 1.20 m³biogas/kg BZT₅).

PL

W artykule przedstawiono i omówiono 6-cio letnie efekty pracy układu kogeneracyjnego zasilanego biogazem, który pracuje w Oczyszczalni Ścieków Rybnik Orzepowice. Zaprezentowano skład jakościowy biogazu, średniodobową ilość wytwarzanego biogazu, całkowite zapotrzebowanie oczyszczalni na energię elektryczną oraz ilość energii elektrycznej uzyskiwanej z biogazu. Średniodobowa produkcji biogazu, za lata 2013-2018 można stwierdzić, że utrzymuje się ona na poziomie 2,809 m³/d (±33%). Średniodobowe całkowite zużycie energii elektrycznej za lata 2013–2018, utrzymuje się on poziomie 8,846 kWh/d (-13,8%; +20,6%). Średniodobowa ilość produkowanej energii, energii elektrycznej z biogazu za lata 2013–2018 utrzymuje się on poziomie 3,892 kWh/d (-38,7%; +10,1%). Energia elektryczna wytwarzana z biogazu pozwala na pokrycie zapotrzebowania oczyszczalni na poziomie 44% (minimalnie 39%, maksymalnie 50%). W analizowanym okresie zużycie biogazu przez poszczególne obiekty wynosiło: jednostka kogeneracyjna ok. 65%, kotły: 10%, pochodnia: 25%. Na podstawie danych eksploatacyjnych obliczono, że: jednostkowy wskaźnik pozyskania biogazu ze ścieków, średnio wynosi 0,1584 m_n³/m³ (min. 0,0937 m_n³/m³, max.: 0,2291 m_n³/m³), jednostkowy wskaźnik pozyskania biogazu w odniesieniu do ładunku ChZT średnio wynosił 0,22 m³ biogazu/kg ChZT (min. 0,09 m³ biogazu/kg ChZT, max. 0,47 m³ biogazu/kg ChZT), jednostkowy wskaźnik pozyskania biogazu w odniesieniu do ładunku BZT₅ średnio wynosił 0,61 m³ biogazu/kg BZT₅ (min. 0,28 m³ biogazu/kg BZT₅ w, max. 1,20 m³ biogazu/kg BZT₅).

Słowa kluczowe

EN

biogas; cogeneration; heat; electricity; COD load; BZT5 load

PL

biogaz; kogeneracja; ciepło; energia elektryczna; ładunek ChZT; ładunek BZT5

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2020
• Tom: Tom 22, cz. 2
• Strony: 1116--1131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Karwot Janusz

• The Water and Sewage Limited Liability Company in Rybnik, Poland

autor

Bondaruk Jan

• Central Mining Institute, Poland

autor

Zawartka Paweł

• Central Mining Institute, Poland

Bibliografia

• Banks C., Chesshire M., Heaven S., Arnold R. (2011). Anaerobic digestion of source-segregated domestic food waste: Performance assessment by mass and energy balance. Bioresource Technology, 102(2):612-20, DOI: 10.1016/j.biortech.2010.08.005
• Kaltschmitt, M.; Hartmann, H. (2001). Energie aus Biomasse – Grundlagen, Techniken und Verfahren. Springer Verlag, ISBN 978-3-540-85095-3
• Karwot J., Bondark J., Zdebik D. (2018). Optimization of the biogenic compounds removal process in the Rybnik-Orzepowice wastewater treatment plant. Główny Instytut Górnictwa (in Polish)
• Kisielewska, M., Dębowski, M., Zieliński, M. (2020). Comparison of biogas production from anaerobic digestion of microalgae species belonged to various taxonomic groups. Archives of Environmental Protection, 46(1), 33-40. DOI: 10.24425/aep.2020.132523
• Kołodziejak G. (2012). Possibilities of using the energy potential of biogas generated during the wastewater treatment process. Profitability analysis of the proposed solutions. NAFTA-GAZ, Rok LXVIII, 1036-1043 (in Polish)
• Oleszkiewicz J. (1998). Sewage sludge management. Poradnik decydenta, Lem (in Polish).
• Słupek, E., Makoś, P., Gębicki, J. (2020). Deodorization of model biogas by means of novel non-ionic deep eutectic solvent. Archives of Environmental Protection, 46(1), 41-46. DOI: 10.24425/aep.2020.132524
• Smyk J., Ignatowicz K., Piekarski J. (2017). Analysis of changes in the COD fraction share in the denitrification process with an external coal source. Rocznik Ochrona Środowiska, 19, (in Polish).
• Directive (EU) 2018/2001 of the European Parliament and of the Council of 11 December 2018 on the promotion of the use of energy from renewable sources
• Wilderer P. (2011). Treatise on Water Science. Water Quality Engineering, 4, IWA Publishing, ISBN: 978-0-444-53193-3
• Energoprojekt Gliwice (2009). Preliminary technological design for the modernization of the energy system at the wastewater treatment plant in Rybnik. Energoprojekt Gliwice S.A. (in Polish)
• Zdebik, D., Głodniok, M. (2010). Results of tests on sewage susceptibility to biodegradation – COD fractions by the example of the sewage treatment plant in Rybnik. Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko, Kwartalnik, No. 4/2010, 97-114 (in Polish)

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).