Mesophilic Anaerobic Digestion of Pig Manure for Biogas Production

• Autorzy: Kuglarz M. , Bohdziewicz J.

Warianty tytułu

PL

Fermentacja metanowa gnojowicy świnskiej w warunkach mezofilnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the research was to establish the most appropriate technological parameters of anaerobic digestion treating non-straw-bedded pig manure. The digesters were maintained at a constant temperature of 36 oC (0.5). The process was carried out at the following hydraulic retention times (HRT): 15, 18, 20, 23, 25, 30, 35 and 40 days. The applied range of HRT corresponds to the OLR value of between 1.18 and 3.13 kg VS/(m3 d). Both analyses of fermentation digestate, including the susceptibility to dewatering, as well as quantitative and qualitative biogas generated were carried out during the experiment. The criteria taken into account while assessing the applied HRT values included: biogas production rate, biogas yield, organic matter decomposition (VS and COD reduction) as well as stability indices (VFA; VFA/TA). It was established that anaerobic digestion of the analysed manure in conditions of high ammonia concentration (5760–6390 mg NH4 +/dm3) turned out to be stable and effective for the HRT value of between 25 and 35 days. When the HRT was reduced to below 25 days, a significant decrease in biogas production and deterioration in organic matter decomposition was noticed. Moreover, the VFA/alkalinity ratio exceeded 0.4; ie a value which is believed to cause instability in methanogens activity. The capillary section time (CST) measurement showed that the digestion process impacted the dewatering properties of the digested manure in a positive way.

PL

Celem prezentowanych badań było ustalenie najkorzystniejszych parametrów technologicznych fermentacji metanowej gnojowicy oewińskiej pochodzącej z hodowli trzody chlewnej. Fermentację prowadzono w warunkach mezofilnych 36 oC (0,5) dla następujących wartości hydraulicznego czasu zatrzymania (HRT): 15, 18, 20, 23, 25, 30, 35 oraz 40 dni. Odpowiadały one obciążeniu komory bioreaktora ładunkiem suchej masy organicznej (s.m.o.) od 1,18 do 3,13 kg s.m.o./(m3 d). Podczas eksperymentu wykonywano analizy ilościowe i jakościowe generowanego biogazu oraz analizy fizykochemiczne materiału przefermentowanego. Dodatkowo analizowano wpływ fermentacji metanowej na właściwości odwadniające gnojowicy przefermentowanej. Analizując poszczególne wartości hydraulicznego czasu zatrzymania (HRT) gnojowicy w bioreaktorze, w głównej mierze wzięto pod uwagę: dobową oraz jednostkową produkcję biogazu, stopień biokonwersji materii organicznej oraz stabilność procesu (LKT; LKT/zasadowości). Fermentacja metanowa analizowanej gnojowicy prowadzona w warunkach dużego stężenia azotu amonowego (5760–6390 mg NH4 +/dm3) przebiegała stabilnie oraz efektywnie dla wartości HRT od 25 do 35 dni. W przypadku prowadzenia fermentacji metanowej dla wartooeci HRT poniżej 25, odnotowano znaczne zmniejszenie ilości generowanego biogazu oraz stopnia rozkładu materii organicznej. Stosunek KT/zasadowości po tym czasie zatrzymania wzrósł powyżej 0,4, co świadczy o niestabilnooeci procesu metanogenezy. Ponadto proces fermentacji metanowej wpłynął korzystnie na właściwości separacyjne przefermentowanej gnojowicy.

Słowa kluczowe

EN

methane fermentation; renewable energy; biogas; animal by-products; swine manure

PL

fermentacja metanowa; energia odnawialna; biogaz; odpady rolnicze; gnojowica świńska

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 17, nr 12
• Strony: 1635--1643
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kuglarz M.

autor

Bohdziewicz J.

• Institute of Engineering and Environmental Protection, University of Bielsko-Biala, ul. Willowa 2, 43–309 Bielsko-Biała, Poland,

Bibliografia

• [1] Romaniuk W.: Ekologiczne systemy gospodarki obornikiem i gnojowicą. IMBER, Warszawa 2004.
• [2] Ustawa z dnia 10 lipca 2007 roku o nawozach i nowożeniu, DzU 2007, nr 147, poz. 1033.
• [3] Załącznik do rozporządzenia Rady Ministrów z dnia 14 kwietnia 2004 roku: Wymagania prowadzania działalności rolniczej z zasadami zwykłej dobrej praktyki rolniczej, DzU 2004, nr 73, poz. 657.
• [4] Pawełczyk A. and Muraviev D.: Przem. Chem. 2003, 82(8–9), 2–4.
• [5] Szymańska E.: Wpływ chowu trzody chlewnej na środowisko. Zesz. Nauk. AR Wrocław. 2006, 540, 531–536.
• [6] Van der Stelt B., Temminghoff E.J.M., Van Vliet P.C.J. and Van Riemsdijk W.H.: Biores. Technol. 2007, 98, 3449–3455.
• [7] Hutchings N.J., Sommer S.G., Andersen J.M. and Asman W.A.H.: Atmos. Environ. 2001, 35, 1959–1968.
• [8] Mroczek J.R. and Kostecka J.: Zagrożenia zrównoważonego rozwoju środowiska obszarów wiejskich spowodowane intensyfikacją produkcji zwierzęcej. Zesz. Nauk. Pol. Tow. Glebozn. 2008, 10, 93–100.
• [9] Macias-Corral M., Samani Z., Hanson A., Smith G., Funk P., Yu H. and Longworth J.: Biores. Technol. 2008, 99, 8288–8293.
• [10] Møller H.B., Lund I. and Sommer S.G.: Biores. Technol. 2000, 74, 223–229.
• [11] Møller H.B., Sommer S.G. and Ahring B.K.: Biores. Technol. 2002, 85, 189–196.
• [12] Eaton A.D., Clesceril S. and Greenberg A.E.: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. American Public Health Association, Washington 1995.
• [13] Sawyer C.N., McCarty P.L. and Parkin G.F.: Chemistry for environmental engineering and science. McGraw-Hill, New York 2003.
• [14] Hermanowicz W., Dojlido J., Dożańska W., Koziorowski E. and Zerbe J.: Fizykochemiczne badanie wody i ścieków. Arkady, Warszawa 1999.
• [15] Buraczewski G.: Fermentacja metanowa. PWN, Warszawa 1989.
• [16] Podedworna J. and Umiejewska K.: Technologia osadów ściekowych. WPW, Warszawa 2008.
• [17] Dymaczewski Z. and Lozański M.: Poradnik eksploatatora oczyszczalni ścieków. PZITS, Poznań 1995.
• [18] Miksch K.: Biotechnologia ścieków. Wyd. Pśl., Gliwice 2000.
• [19] Bś K.: Online monitoring and control of the biogas process, Technical University of Denmark, Ph.D. Thesis, 2006.
• [20] Chen Y., Cheng J.J. and Creamer K.S.: Biores. Technol. 2008, 99(10), 4044–4064.
• [21] Callaghan F.J., Waste D.A.J., Thayanithy K. and Forster C.F.: Biomass Biśner. 2002, 22(1), 71–77.
• [22] Magrel L.: Prognozowanie procesu fermentacji metanowej mieszaniny osadów ściekowych oraz gnojowicy. Wyd. Polit. Białost., Białystok 2004.