Efekty beztlenowego procesu przetwarzania odpadowych substratów organicznych pochodzących z przemysłu mięsnego

• Autorzy: Zieliński M. , Dębowski M. , Krzemieniewski M.

Warianty tytułu

EN

Effects of organic substrate from meat processing industry anaerobic transformation process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Proces fermentacji metanowej, powszechnie wykorzystywany do unieszkodliwiania osadów ściekowych [2, 9] w ciągu ostatnich kilkunastu lat znalazł szerokie zastosowanie w oczyszczaniu bardzo stężonych ścieków przemysłowych. [1, 3÷5, 8]. Układy anaerobowe funkcjonują najczęściej jako samodzielne systemy zapewniające jakość odpływu na wymaganym poziomie (ładunek zanieczyszczeń organicznych eliminowany jest w przedziale 70÷90%) lub jako I stopień usuwania zanieczyszczeń, po których następują kolejne etapy oczyszczania. W ostatnich latach tego typu rozwiązania stosowane są w procesach przeróbki odpadowych substratów organicznych w celu ich neutralizacji i pozyskania wysokoenergetycznego biogazu. Na proces fermentacji metanowej składa się szereg przemian biochemicznych, w efekcie których złożone związki organiczne ulęgają przemianie do produktów końcowych w postaci metanu i dwutlenku węgla. W pierwszej kolejności zachodzi hydroliza złożonych związków białek, cukrów, tłuszczy. Proces ten prowadzony jest przez bakterie hydrolizujące, a jego efektem jest powstanie aminokwasów, monosacharydów, wyższych kwasów tłuszczowych.Związki te staja się substratem do kolejnego etapu przemian - kwasogenezy. Jej efektem jest powstanie lotnych kwasów tłuszczowych. Ostatnim etapem jest produkcja metanu, która może zachodzić bądź w wyniku dekarboksylacji kwasu octowego lub poprzez procesy redukcyjno-metanogenne (redukcja CO2 do CH4 przy udziale H2). Ostatni etap fermentacji czyli metanogeneza decyduje o szybkości całego procesu. Szybkość wzrostu mikroorganizmów biorących udział w tej fazie jest znacznie niższa niż bakterii kwasogennych stąd zapewnienie optymalnych warunków dla metanogenezy stanowi o sprawności całego procesu. Co ciekawe wszystkie mikroorganizmy metanogenne zaliczane są do osobnej domeny. W królestwie Procariota wyróżnia się dwie zasadniczo różne grupy organizmów, domenę Bacteria (większość współczesnych szczepów bakterii, brak organizmów metanogennych, niewielka liczba gatunków żyjących w warunkach ekstremalnych) oraz domenę Archea (wszystkie organizmy metanogenne, liczne gatunki żyjących w warunkach ekstremalnych). Stosowanie systemów beztlenowych jest uzasadnione ze względu na uzyskiwane efekty technologiczne i ekonomiczne. Niska energochłonność, pięciokrotnie mniejszy w stosunku do systemów tlenowych przyrost biomasy osadu, ograniczenie rozprzestrzeniania się aerozoli i odorów oraz szybki rozruch nawet po długiej przerwie w eksploatacji to dodatkowe atuty przemawiające za upowszechnianiem metod beztlenowych [6, 7, 10]. Celem badań było określenie wydajności procesu fermentacji metanowej odpadów organicznych pochodzących z przemysłu mięsnego oraz charakterystyka powstającego fermentatu.

EN

Alternative, renewable forms of energy are gaining increased importance in the trend to complement or even substitute conventional energies. Biogas production and utilization is a feasible and energetically interesting projection with an immense resource potential in nature available for energy production. The anaerobic degradation of organic matter is a multi-phase process comprising acidogenesis and subsequent methanogenesis. In the first phase, complex organic materials, carbohydrates, amino acids, long-chain fatty acids and alcohols are degraded to intermediary products such as shortchain fatty acids, which are metabolised in the subsequent phase. The aim of the study was to characterize efficiency of biogas production and parameters of the digested charge. The experiments were conducted under laboratory conditions. Depending on the substrate composition and the scope of the research work, the experiment was divided into four phases. The two stage anaerobic fermentation of liquid municipal organic waste at mesophilic conditions (40 °C) was investigated in a continuously stirred 0,4 dm3 hydrolyser and 4,0 dm3 anaerobic reactor. The time of substrate retention in the biogas system was 40 days, and the load of impurities was about 2.0 kg o. m./m3 ź d.During the experiment physicochemical analyses of raw and digested chargewas performed. The scope of analyses included the dry mass, content of organicsubstances, mineral substances, hydration, total nitrogen, total phosphorus, calcium, magnesium, reaction, volume of biogas and content of methane. Conducted investigations permit to affirm, it that the highest technological effect was observed in stage II experiment, when in substrate composition predominated meat wastes. Biogas quantity was about 510 m3/t dry organic matter. Content of methane in biogas was 65%. The lowest technological efficiency was shown in stage IV. The quantity of biogas was between 370÷410 m3/t dry organic matter. The highest efficiency biogas production was observed near 30 day of exploitation of anaerobic bioreactor. The longer time of exploitation influenced on limitation biogas production and methane kontent

Słowa kluczowe

PL

biogaz; substraty organiczne; przemysł mięsny

EN

biogas; organic substrate; meat processing industry

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2009
• Tom: Tom 11
• Strony: 787--797
• Opis fizyczny: bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Zieliński M.

autor

Dębowski M.

autor

Krzemieniewski M.

• Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Olsztyn

Bibliografia

• 1. Austermann-Haun U.: Anaerobic processes in wastewater treatment as sources of energy. III Samorządowe Forum Ekologiczne pt. Gospodarka wodno-ściekowa i odpadami w zlewniach jezior, Rybaki. 10-11. 10, 93-104, 2002.
• 2. Gosh S.: Pilot-scale demonstration of two-phase anaerobic digestion of activated sludge. Wat. Sci. Technol. 22, 1179-1188, 1991.
• 3. Habets L.: Overview of industrial anaerobic waste water treatment. Ind. Anaerobic Waste Water Treatment Conf., 18. 09. Londyn, 1996.
• 4. Hamdi M.: Anaerobic digestion of olive mill wastewaters. Process Biochemistry 31, 105-110, 1996.
• 5. Hamdi M., Garcia J.L.: Comparison between anaerobic filter and anaerobic contact process for fermented olive mill wastewaters. Bioresource Technol. 38, 23- 29, 1991.
• 6. Han S.K., Shin H.S., Song Y.C., Lee C.Y., Kim S.H.: Novel Anaerobic Process for the Methane and Compost From Food Waste. Proceeding of the 9th World Congress on Anaerobic Digestion. Antwerpen. Belgium. Sep.2-6, 645-650, 2001.
• 7. Hawkes R.F., Donnelly T., Anderson G.K.: Comparative performance of anaerobic digesters operating on ice-cream wastewater. Wat. Res. 29, 525-533, 1995.
• 8. Iza J., Colleran E., Paris J.M., Wu W.M.: International workshop on anaerobic treatment technology for municipal and industrial wastewaters: summary paper. Wat. Scie. & Technol. 24, 1-16, 1991.
• 9. Janczukowicz W., Krzemieniewski M., Pesta J.: Gospodarka osadowa w zakładowych mleczarskich oczyszczalniach ścieków. I Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna, 233 – 237, Częstochowa, 1995.
• 10. Pěrez M., Romero L.I., Sales D.: Comparative performance of high rate anaerobic thermophilic technologies treating industrial wastewater. Wat. Res. 32., 559- 564, 1998.