Assessment of Kitchen Biowaste and Sewage Sludge Susceptibility to Methanogenic Co-Digestion in Batch Tests

• Autorzy: Bohdziewicz J. , Kuglarz M. , Mrowiec B.

Warianty tytułu

PL

Ocena podatności bioodpadów kuchennych i osadów ściekowych do kofermentacji prowadzonej w warunkach statycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the results of a study meant to establish the most favourable proportion of source-sorted kitchen biowaste undergoing mesophilic methane fermentation along with waste activated sludge (WAS). The optimum combination of substrates was supposed to ensure the stability of the process in a batch mode. An attempt was made to replace a part of sludge with waste foam floating periodically on the surface of the aeration tank. The assessment of the various combinations of substrates was based on the following criteria: total biogas production and biogas yield, degree of organic matter decomposition and indices of process stability (VFA, VFA/TA). It was established that the co-digestion of kitchen biowaste with sewage sludge influenced the quantity and quality of the biogas produced as well as organic matter biodegradation in a positive way. The optimum kitchen biowaste proportion in digestion mixtures amounted to 60 % TS, which is tantamount to about 25 % if expressed as wet weight proportion. Under those conditions, the total biogas production increased more than three times and the process exhibited the greatest biogas yields. Moreover, the addition of kitchen biowaste did not deteriorate the stability of the process. In case of optimum kitchen biowaste and sewage sludge co-digestion run, the replacement of a part of sewage sludge by waste foam did not impact the effectiveness as well as the stability of the process. However, the addition of waste foam had a positive impact on the biogas production rate.

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczące ustalenia najkorzystniejszego udziału selektywnie zbieranych bioodpadów kuchennych poddawanych procesowi mezofilowej fermentacji z nadmiernym osadem czynnym. Wyznaczony optymalny skład mieszaniny kofermentacyjnej miał zapewnić stabilność prowadzonego procesu w warunkach statycznych. Podjęto również próbę zastąpienia częoeci osadu czynnego poddawanego fermentacji metanowej pianą występującą okresowo na powierzchni komory napowietrzania. Jako kryterium oceny prawidłowości doboru składu poszczególnych mieszanin substratów, zapewniającego optymalny przebieg beztlenowego procesu rozkładu substancji organicznych przyjęto: sumaryczną oraz jednostkową produkcję biogazu; stopień usunięcia suchej masy organicznej oraz stabilnooeć procesu (LKT; LKT/Zasadowości). Wykazano, że kofermentacja bioodpadów kuchennych i osadów ściekowych wpłynęła pozytywnie na ilość i skład produkowanego biogazu oraz stopień usunięcia materii organicznej. Najkorzystniejszy udział bioodpadów kuchennych wyniósł 60 % s.m., co w przeliczeniu na udział mas odpowiadało około 25 % mas. Wykazano, że dla najkorzystniejszego składu mieszaniny kofermentacyjnej (60 % s.m. bioodpady kuchenne + 40 % s.m. osad oeciekowy) uzyskano ponad trzykrotny wzrost sumarycznej produkcji biogazu, w porównaniu z ilooecią biogazu generowanego w procesie fermentacji metanowej osadu nadmiernego. Nie zaobserwowano również znaczącego pogorszenia stabilności procesu (LKT/Zasadowości). Zastąpienie części osadu ściekowego pianą osadu czynnego nie wpłynęło negatywnie na efektywność oraz stabilność kofermentacji bioodpadów kuchennych i osadów ściekowych. Natomiast dodatek piany wpłynął pozytywnie na dynamikę produkcji biogazu.

Słowa kluczowe

EN

methane fermentation; co-digestion; biogas; sewage sludge; sewage sludge foaming

PL

fermentacja metanowa; kofermentacja; biogaz; nadmierny osad czynny; pienienie osadu

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 17, nr 11
• Strony: 1405--1413
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Bohdziewicz J.

autor

Kuglarz M.

autor

Mrowiec B.

• Faculty of Environmental Engineering and Energy, Institute of Water and Wastewater Engineering, Silesian University of Technology, ul. Konarskiego 18, 44–100 Gliwice, Poland,

Bibliografia

• [1] GUS: Ochrona OErodowiska (Roczniki Statystyczne). ZWS, Warszawa 2009.
• [2] Frigon D., Guthrie R.M., Bachman G.T., Royer J., Bailey B. and Raskin L.: Water Res. 2006, 40, 990–1008.
• [3] Heard J., Harvey E., Johnson B.B., Wells J.D. and Angove M.J.: Colloids Surfaces B. 2008, 63, 21–26.
• [4] Drzewicki A., Filipkowska U. and Rodziewicz J.: Polish. J. Natur. Sci. 2008, 23, 645–658.
• [5] Gümez X., Cuetos M.J., Cara J., Morán A. and Garcia A.I.: Renew. Energy. 2006, 31, 2017–2024.
• [6] Krupp M., Schubert J. and Widmann R.: Waste Manage. 2005, 25, 393–399.
• [7] Stroot P.G., McMahon K.D., Mackie R.I. and Raskin L.: Water Res. 2001, 35, 1804–1816.
• [8] Sosnowski P., Wieczorek A. and Ledakowicz S.: Adv. Environ. Res. 2003, 7, 609–616.
• [9] Zupanèiè G.D., Uranjek-evart N. and Roš M.: Biomass Biśnergy 2008, 32,162–167.
• [10] Grasmug M., Roch A., Braun R. and Wellacher M.: Inż. Ochr. Środow. 2003, 6, 267–273.
• [11] Callaghan F.J., Wase D.A.J., Thayanithy K. and Forster C.F.: Biomass Biśnergy 2002, 22, 71–77.
• [12] Hartmann H. and Ahring B.K.: Water Res. 2005, 39, 1543–1552.
• [13] Capela I., Rodrigues A., Silva F., Nadais H. and Arroja L.: Biomass Biśnergy 2008, 32, 245–251.
• [14] Fernández A., Sánchez A. and Font X.: Biochem. Eng. J., 2005, 26, 22–28.
• [15] Eaton A.D., Clesceri L.S., Rice E.W. and Greenberg A.E.: Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. APHA, 21st edition, Washington 2005.
• [16] Buraczewski G.: Fermentacja metanowa. PWN, Warszawa 1989.
• [17] Hartmann L.: Biologiczne oczyszczanie ścieków. Instalator Polski, Warszawa 1996.
• [18] Jędrczak A.: Biologiczne przetwarzanie odpadów. PWN, Warszawa 2007.
• [19] Dymaczewski Z. and Lozański M.: Poradnik eksploatatora oczyszczalni ścieków. PZITS, Poznań 1995.
• [20] Magrel L.: Prognozowanie procesu fermentacji metanowej mieszaniny osadów ściekowych oraz gnojowicy. Wyd. Polit. Białost., Białystok 2004.
• [21] Dyrektywa Rady Europy (1999/31/EC) w sprawie ziemnych składowisk odpadów z dn. 26 kwietnia 1999 roku.