Potential and properties of the granular sewage sludge as a renewable energy source

• Autorzy: Werle S.

Warianty tytułu

PL

Potencjał i własności granulatów osadów ściekowych jako niekonwencjonalnego źródła energii

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The predominant method of the sewage sludge management in Poland is land disposal. However, since 01/01/2013, this method will be prohibited. Therefore, there is a strong need for development of thermal methods of sludge disposal. In the Polish legal system sewage sludge may be named as a biomass or waste. For purposes of determining the obligations of environmental regulations definition of the Minister of Environment should be used. When disposing of sewage sludge in an amount up to 1% by weight of fuel, emission standards for fuel do not change. At the disposal of sewage in quantities of more than 1%, should be conducted continuous measurement of emissions, including HCl, HF, and continuous measurements of flue gas parameters (as for the installation of waste disposal). For purposes of settlement of the share of energy from renewable sources we use the definition of Minister of Economy. In this case, in accordance with applicable law sewage sludge shall be considered as pure biomass is CO₂ neutral. The use of sewage sludge as a fuel requires the determination of fundamental combustible properties. These properties should be in accordance with the requirements put fuels as an energy source. The paper presents results of a detailed physico-chemical analysis of dried sewage sludge produced in the two Polish wastewater treatment plants. The results were compared with five representatives of biomass fuels: straw of wheat, straw of rape, willow, pine and oak sawdust. Ultimate and proximate analysis includes a detailed analysis of fuel and ash. The results clearly indicate that the sludge is a very valuable fuel similar to “traditional” biomass.

PL

Dominującym kierunkiem zagospodarowania osadów ściekowych w Polsce jest ich składowanie. Jednakże począwszy od 1.1.2013 sposób ten będzie zabroniony. Istnieje zatem silna potrzeba rozwoju termicznych metod utylizacji osadów. W polskim ustawodawstwie osad może być nazywany biomasą lub odpadem. Dla celów ustalenia, jakie obowiązki wynikają z przepisów ochrony środowiska, korzystać należy z definicji Ministra Środowiska. Przy utylizacji osadów ściekowych w ilości do 1% masy paliwa, standardy emisyjne dla paliw nie ulegają zmianie. Przy utylizacji osadów w ilości ponad 1%, należy prowadzić ciągły pomiar emisji zanieczyszczeń, w tym HCl i HF, a także ciągły pomiar parametrów spalin (jak dla instalacji utylizacji odpadów). Dla potrzeb rozliczenia udziału energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych stosuje się definicję Ministra Gospodarki. W takim przypadku, zgodnie z obowiązującym prawem osady ściekowe uznaje się za czystą biomasę neutralną pod względem CO₂. Wykorzystanie osadów ściekowych jako paliwa wymaga określenia podstawowych własności palnych. Własności te powinny odpowiadać wymaganiom jakie są stawiane paliwom w celu ich energetycznego wykorzystania. W pracy przedstawiono wyniki szczegółowej analizy fizykochemicznej suszonych osadów ściekowych wytworzonych na dwóch polskichoczyszczalniach ścieków. Wyniki zostały porównane z pięcioma przedstawicielami paliwbiomasowych: słomy pszennej, rzepakowej, wierzby energetycznej, trocin sosnowych i dębowych. Analiza obejmowała skład elementarny paliw oraz szczegółową analizę popiołu. Wyniki jednoznacznie wskazują, iż osady ściekowe są bardzo wartościowym paliwem nieróżniącym się w zasadniczy sposób od „klasycznej” biomasy.

Słowa kluczowe

EN

sewage sludge; thermal treatment; combustible properties

PL

osady ściekowe; termiczna utylizacja; własności palne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Inżynieria Ekologiczna
• Rocznik: 2013
• Tom: Nr 33
• Strony: 156--163
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Werle S.

• Silesian University of Technology, Institute of Thermal Technology, Konarskiego 22, 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• 1. Buckley J.C., Schwarz P.M. 2003. Renewable energy from gasification of manure: An innovative technology in search of fertile policy. Environmental Monitoring and Assessment, 84: 111-127.
• 2. CEN/TS15400:2006 Solid recovered fuels. Methods for the determination of calorific value.
• 3. Dąbrowski J., Piecuch T. 2011. Badania laboratoryjne nad możliwością współspalania osadów ściekowych wraz z odpadami gumowymi. Inżynieria Ekologiczna, 25: 58-66.
• 4. Hattingh B.B., Everson R.C., Neomagus H.W.J.P., Bunt J.R. 2011. Assessing the catalytic effect of coal ash constituents on the CO2 gasification rate of high ash, South African coal. Fuel Processing Technology, 92: 2048-2054.
• 5. Kaszubska-Bauman H., Sikorski M. 2011. Charakterystyka ilościowa i jakościowa osadów ściekowych pochodzących z małych oczyszczalni ścieków w powiecie płockim. Inżynieria Ekologiczna, 25: 20-29.
• 6. Marrero T.W., McAuley B.P., Sutterlin W.R., Morris J.S., Manahan S.E. 2004. Fate of heavy metals and radioactive metals in gasification of sewage sludge. Waste Management, 24: 193-198.
• 7. Meng X., de Jong W., Pal R., Verkooijen A.H.M. 2010. In bed and downstream hot gas desulphurization during solid fuel gasification: A review. Fuel Processing Technology, 9: 964-981.
• 8. Morris M., Waldheim L. 1998. Energy recovery from solid waste fuels using advanced gasification technology. Waste Management, 18: 557-564.
• 9. PN-EN 14774-3:2010 - Solid Biofuels - methods for moisture determining using drier method. Part 3 - moisture analysis in general sample.
• 10. PN-EN 15402:2011 - Solid recovered fuels - Determination of volatile content.
• 11. PN-EN 15403:2011 - Solid recovered fuels - Determination of ash content
• 12. Skoulou V., Kantarelis E., Arvelakis S., Yang W., Zabaniotou A. 2009. Effect of biomass leaching on H2 production, ash and tar behavior during high temperature steam gasification (HTSG) process. International Journal of Hydrogen Energy, 34: 5666-5673.
• 13. Środa K., Kijo-Kleczkowska A., Otwinowski H. 2012. Termiczne unieszkodliwianie osadów ściekowych. Inżynieria Ekologiczna, 28: 67-81.
• 14. Vamvuka D., Zografos D., Alevizos G. 2008. Control methods for mitigating biomass ash-related problems in fluidized beds. Bioresource Technology, 99: 3534-3544.
• 15. Werle S. 2012. Modeling of the reburning process using sewage sludge-derived syngas. Waste Management, 32: 753-758.
• 16. Werle S. 2011. Estimation of reburning potential of syngas from sewage sludge gasification process. Chemical and Process Engineering, 4: 411-421.
• 17. Werle S., Wilk R.K. 2011. Reburning potential of gas from the sewage sludge gasification process. Archivum Combustionis, 31: 55-62.
• 18. Werle S. 2012. Analysis of the possibility of the sewage sludge thermal treatment. Ecological Chemistry and Engineering A, 19: 137-144.
• 19. Werle S. 2012. A reburning process using sewage sludge-derived syngas. Chemical Papers, 2: 99-107.
• 20. Zhu W., Xu Z.R., Li L., He C. 2011. The behavior of phosphorus in sub- and super-critical water gasification of sewage sludge. Chemical Engineering Journal, 171: 190–196.