Potencjalne możliwości recyklingu organicznego w oczyszczalni ścieków, w świetle gospodarki cyrkularnej

• Autorzy: Dereszewska Alina , Cytawa Stanisław

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2022.7.6

Warianty tytułu

EN

Potential Opportunities for Organic Recycling in a Wastewater Treatment Plant in the Assumptions of Circular Economy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy scharakteryzowano obieg fosforu, azotu i węgla organicznego w biologicznej oczyszczalni ścieków, posiadającej komorę fermentacyjną oraz kompostownię. Oszacowano ilość biogenów jaką można hipotetycznie odzyskać w oczyszczalni ścieków o obciążeniu 70 tys. RLM. Technologie stosowane w oczyszczalni umożliwiają przetwarzanie odpadów organicznych i odzysk cennych dla gleby pierwiastków (fosfor, azot i węgiel organiczny) oraz energii. Wytwarzanie biogazu, przy maksymalnym wykorzystaniu odpadów organicznych generowanych przez mieszkańców, pozwala rocznie na odzysk 1126 Mg węgla organicznego i wygenerowanie ok. 12,6 GWh energii. Najbardziej racjonalną formą recyklingu organicznego odpadów jest wytwarzanie kompostu o parametrach nawozowych. Oszacowano, że produkcja nawozu umożliwia odzysk 30% węgla ,98% fosforu oraz 18% azotu ze strumieni tych pierwiastków wprowadzanych do oczyszczalni. W celu uzyskania kompostu o dobrych parametrach nawozowych niezbędne jest wdrożenie w regionie segregacji odpadów u źródła ich wytwarzania. Bardzo ważna jest również redukcja ilości koagulantów żelazowych, stosowanych w procesie oczyszczania ścieków do strącania związków fosforu, ze względu na to, że wzbogacają kompost w nieprzyswajalne formy fosforu w postaci fosforanu(V) żelaza(III). Z tego względu przedstawiono możliwość częściowego zastąpienia ich odpadową solą magnezu, co prowadzi do strącania dobrze przyswajalnego przez rośliny fosforanu magnezowo amonowego (struwitu). W pracy przedstawiono, w postaci schematu, cykl obiegu węgla, azotu i fosforu w oczyszczalni oraz opracowano arkusz kalkulacyjny, pozwalający na oszacowanie stopnia odzysku biogenów w kompoście, umożliwiający określenie produkcji wytwarzanej energii przez ilościowy dobór odpadów organicznych do fermentacji. Przedstawiono również zalety prowadzenia w oczyszczalni procesu oczyszczania ścieków, wspólnie z gospodarką odpadami organicznymi.

EN

The paper characterizes the circulation of phosphorus, nitrogen and organic carbon in a biological wastewater treatment plant (WWTP) with a digester and composting facility. The amount of nutrients that can be hypothetically recovered in a WWTP with a load of 70 000 P.E. was estimated. Technologies used in the treatment plant allow to process organic waste and recover valuable elements for the soil (phosphorus, nitrogen and organic carbon) and energy. The production of biogas, with the maximum use of organic waste generated by residents, allows the recovery of 1126 Mg of organic carbon annually and the generation of about 12.6 GWh of energy. The most rational form of organic waste recycling is the production of compost with fertilizer parameters. It has been estimated that the production of fertilizer makes it possible to recover 30% of carbon, 98% of phosphorus, and 18% of nitrogen from the streams of these elements entering the WWTP. In order to obtain compost with good fertilizing parameters, it is necessary to implement waste segregation at the source of its production. It is also very important to reduce the amount of ferric coagulants used in the wastewater treatment process to precipitate phosphorus compounds, due to the fact that they enrich the compost in the form of iron(V) phosphate(III), which is an unavailable form of phosphorus. Therefore, the possibility of their partial replacement by waste magnesium salt is presented, which leads to the precipitation of magnesium ammonium phosphate (struvite) well available by plants. The paper presents, in the form of a diagram, the cycle of the carbon, nitrogen and phosphorus cycles in the WWTP and develops a spreadsheet to estimate the extent of nutrient recovery in the compost, allowing the production of energy to be determined by quantitative selection of organic waste for fermentation. The advantages of running the wastewater treatment process together with organic waste management in the plant are also presented.

Słowa kluczowe

PL

obieg biogenów; oczyszczalnia ścieków; energia z odpadów; nawóz

EN

nutrient cycle; wastewater treatment plant; energy from waste; fertilizer

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2022
• Tom: Nr 7-8
• Strony: 33--39
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.tab.

Twórcy

autor

Dereszewska Alina

• Department of Industrial Products Quality and Chemistry, Faculty of Management and Quality Science, Gdynia Maritime University, Morska Street 87, Gdynia 81-225, Poland

autor

Cytawa Stanisław

• Water and Wastewater Company ‘Swarzewo’, 84 Wladyslawowska Street, Swarzewo 84-100, Poland

Bibliografia

• [1] Czyżyk Franciszek, Agnieszka Rajmund. 2009. „Straty azotu podczas pryzmowego kompostowania osadu ściekowego z odpadami roślinnymi”. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie 9, 3(27): 29-37.
• [2] Den Boer Emilia, Kamil Banaszkiewicz, Jan den Boer, Iwona Pasiecznik. 2022. „Energy recovery from waste - closing the municipal loop”. Energies 15, 3(1246): 1-20.
• [3] Dereszewska Alina, Stanisław Cytawa. 2019. „The evaluation of the biogas potential of lignocellulosic wastes subjected to the enzymatic hydrolysis”. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 214, 012062.
• [4] Dereszewska Alina, Stanisław Cytawa. 2021. „A proposal of low-cost technology for nutrient recovery from leachate of anaerobic digester at a biological wastewater treatment plant. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 642, 012011.
• [5] Ellen MacArthur Foundation. 2015. „Growth Within: A Circular Economy Vision for a competitive Europe”, dostęp 30.06.2022: https:/unfecc.int/sites/default/files/resource/Circular%20economy%203.pdf.
• [6] Egle Lucas, Helmut Rechberger, Jörg Krampe, Matthias Zessner. 2016. „Phosphorus recovery from municipal wastewater: An integrated comparative technological, environmental and economic assessment of P recovery technologies”. Science Total Environment (571): 522-542.
• [7] Goliński Piotr, Wojciech Jokś. 2007. „Właściwości chemiczne i biologiczne traw a produkcja biogazu”. Łąkarstwo w Polsce (10) 37-47.
• [8] Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów w sprawie wykazu surowców krytycznych dla UE, COM (2017) 490, Komisja Europejska, Bruksela.
• [9] Ochrona środowiska 2021. Główny Urząd Statystyczny, dostęp 30.06.2022: https://stat.gov.pl/obszary-tematyczne/srodowisko-energia/srodowisko/ochrona-srodowiska-2020,1,21.html.
• [10] Ignatowicz Katarzyna, Łukasz Nowicki, Monika Puchlik. 2011. „Profil zmian stężenia związków węgla, azotu i fosforu w oczyszczalni ścieków komunalnych w Nowej Wsi Ełckiej”. Inżynieria Ekologiczna (24): 52-63.
• [11] Kozik Anna, Nina Hutnik, Krzysztof Piotrowski, Agata Mazieńczuk, Andrzej Matynia. 2014. „Wytrącanie i krystalizacja struwitu z syntetycznego ścieku przy nadmiarze jonów magnezu”. Przemysł Chemiczny 93(5): 756-761.
• [12] Krasuska Ewa. 2013. „Recykling organiczny i odzysk energii z segregowanych u źródła bioodpadów pochodzenia komunalnego”. Przewodnik przedsiębiorcy, dostęp 30.06.2022: https://www.proakademia.eu/gfx/baza_wiedzy/358/technologiczne_recykling_i_odzysk.pdf.
• [13] Kuś Jan. 2015. „Glebowa materia organiczna - znaczenie, zawartość i bilansowanie”. Studia i Raporty IUNG-PIB, 45(19): 27-53.
• [14] Montusiewicz Agnieszka. 2012. „Współfermentacja osadów ściekowych i wybranych kosubstratów jako metoda efektywnej biometanizacji”. Monografie - Polska Akademia Nauk, Komitet Inżynierii Środowiska, 98.
• [15] Rahman Md. Mukhlesur, Mohamed Amran Mohd. Salleh, Umer Rashid, Amimul Ahsan, Mohhamad Mujaffad Hossain, Chang, Six Rae. 2014. „Production of slow release crystal fertilizer from wastewaters through struvite crystallization - A review”. Arabian Journal of Chemistry (7): 139-155.
• [16] Sutton Mark A., Oene Oenema, Jan, Willen Erisman, Adrian Leip, Hans van Grinsven, Wilfried Winiwarter. 2011. Too much of a good thing. „Nature”, 472, s. 159-161.
• [17] Sapek Barbara. 2014. „Nagromadzanie i uwalnianie fosforu w glebach-źródła, procesy, przyczyny”. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie 14, 1(45): 77-100.
• [18] Szatkowska Beata, Bjarne Paulsrud, Andrzej Tonderski. 2014. „Ocena potencjału biogazowego odpadów organicznych w województwie pomorskim”. W: Ekoenergetyka-Biogaz: badania, technologie, prawo i ekonomika w rejonie Morza Bałtyckiego, red. A. Cenian, J. Gołaszewski, T. Noch, Wydawnictwo Gdańskiej Szkoły Wyższej, Gdańsk.
• [19] Tchobanoglous George, Franklin L. Burton, David H. Stensel. „Wastewater Engineering: Treatment, And Reuse”, (New York: Metcalf & Eddy, Inc., MeGraw-Hill Book Company, 2003).
• [20] Uchwała Nr 88 Rady Ministrów z dnia 1 lipca 2016 r. w sprawie Krajowego planu gospodarki odpadami 2022, dostęp 30.06.2022: https://bip.mos.gov.pl/fileadmin/user_upload/bip/strategie_plany_programy/DGO/Krajowy_plan_gospodarki_odpadami_2022_M.P._poz._784_.pdf.
• [21] Wiesmann Udo, In Su Choi, Eva-Maria Dombrowski. „Fundamentals of biological wastewater treatment”, (Weinheim: WILEY-VCH, Verlag GmbH&Co. KGaA, 2007).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).