Kinetic Constants of Decomposition of the Municipal Solid Waste Prior to and after Mechanical-Biological Processing. Field Scale

• Autorzy: Suchowska-Kisielewicz M. , Jędrczak A. , Myszograj S.

Warianty tytułu

PL

Stałe kinetyczne rozkładu zmieszanych odpadów komunalnych przed i po mechaniczno-biologicznym przetworzeniu. Skala polowa

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the major tasks of municipal waste management in European Union countries is the systematic reduction of waste that is removed and transported to landfills. This refers particularly to biodegradable waste. One of the methods employed to decrease waste amount is Mechanical-Biological Treatment (MBT) of the waste, before it is stored. The article presents characteristics of MSW and biologically pre-treated municipal solid waste, organic carbon loads emitted in biogas and leachate during waste deposition in a landfill. Its decomposition rate constants were determined on the basis of modified Zacharof and Butler’s stochastic model. The values of decomposition rate constants determined for MSW had similar change trends to those presented in the literature: the hydrolysis constant had the lowest value (2.6 × 10-5 d-1), the highest acid phase constant (4.1 × 10-4 d-1), while the methane phase constant - 2.2 × 10-4 d-1. The PMSW decomposition rate constants in each anaerobic waste degradation phase had similar change trends, though their values were higher, by 21, 11 and 19%, respectively.

PL

Istotnym zadaniem gospodarki odpadami komunalnymi w krajach UE jest systematyczne zmniejszanie ilości odpadów komunalnych usuwanych na składowiska, w tym zwłaszcza odpadów ulegających biodegradacji. Jedną z metod stosowanych do realizacji tego celu jest mechaniczno-biologiczne przetwarzanie odpadów komunalnych (MBP) przed ich składowaniem. W artykule przedstawiono charakterystykę surowych odpadów komunalnych (ZOK) i wstępnie przetworzonych biologicznie, ładunki węgla organicznego emitowane w biogazie i odciekach podczas ich składowania oraz wyznaczono stałe szybkości rozkładu tych odpadów w oparciu o zmodyfi kowany stochastyczny model Zacharof’a i Butler’a. Wartości wyznaczonych dla ZOK stałych szybkości rozkładu mieściły się w bardzo szerokich zakresach prezentowanych w literaturze, a ich relacje zachowywały podobne tendencje zmian; stała hydrolizy miała najniższą wartość (2,6×10-5 d-1), co potwierdziło limitujący jej wpływ na szybkość rozkładu, stała fazy kwaśnej najwyższą (4,1×10-4 d-1), a stała fazy metanowej – 2,2×10-4 d-1). Stałe szybkości rozkładu PMSW w poszczególnych fazach beztlenowej degradacji odpadów zachowywały podobne tendencje zmian, jednakże ich wartości były wyższe, odpowiednio o 21, 11 i 19%.

Słowa kluczowe

EN

landfill; leachate; municipal solid waste; mechanical-biological treatment; rate constants decomposition

PL

surowe odpady komunalne; odcieki; mechaniczno-biologiczne przetwarzanie odpadów; stała szybkość rozkładu

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 38, no. 4
• Strony: 71--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Suchowska-Kisielewicz M.

autor

Jędrczak A.

autor

Myszograj S.

• University of Zielona Gora The Institute of Environmental Engineering Licealna 9, 65-417 Zielona Gora, Poland,

Bibliografia

• [1] Bastone, D.J., Keller, K., Angelidaki, I., Kalyuzhnyi, S.V., Pavlostathis, S.G., Rozzi, A., Sanders, W.T.M., Siegrist, H., Vavilin, V.A. (2002). Anaerobic digestion model no 1, Scientific and Technical Report, 45, 65-73.
• [2] Brinkmann, U., Höring, K., Heim, M., Ehrig, H.J. (1995). Effect of pre-composting on the long-term behaviour of MSW landfills. In Christensen, T.H., Cossu, R. & Stegmann, R. (Eds.), Proceedings Sardinia '95, Fifth International Landfill Symposium (pp. 971-985). Sardinia 1995.
• [3] Capella, I.F., Azeiteiro, C., Arroja, L., Duarte, A.C. (1999). Effects of pre-treatment (composting) on the anaerobic digestion of primary sludges from a bleached kraft pulp mill. In Mata-Alvarez, J., Tilche, A., Cecchi, F., (Eds.), Proceedings of the International symposium on anaerobic digestion of solid waste (pp. 113-120). Barcelona 1999.
• [4] Council Directive 1999/31/EC as of 26 April 1999 on waste landfill, subsequently amended by the Regulation of the European Parliament of the 1st Council (EC), no 1882/2003 (EC Official Journal L 182 as of 16th of July 1999, page 1 with subsequent amendments).
• [5] El-Fadel, M., Fidikakis, A.N., Leckie, J.O. (1996). Numerical modeling of generation and transport of gas and heat in sanitary landfills: II. Model Formulation, Waste Management & Research, 14, 537-551.
• [6] El-Fadel, M., Fidikakis, A.N., Leckie, J.O. (1997). Numerical modeling of generation and transport of gas and heat in sanitary landfills: III. Sensitivity analysis, Waste Management & Research, 15, 537-551.
• [7] Garcia de Cortazar, A.L., Monzon, T.I. (2007). Application of simulation models to the diagnosis of MSW landfills: an example, Waste Management, 27, 691-703.
• [8] Haarstrick, A., Hempel, D.C., Ostermann, L. Ahrens, H., Dinkler, D. (2001). Modeling of the biodegradation of organic matter in municipal landfills, Waste Management & Research, 19, 320-331.
• [9] Jokela, J.P., Vavilin, V.A., Rintala, J.A. (2005). Hydrolysis rate, methane production and nitrogensolubilisation of grey waste components during anaerobic degradation, Bioresource Technology, 96, 501-508.
• [10] Komilis, D.P., Ham, R.K., Stegmann, R. (2006). The effect of landfill design and operation practices on waste degradation behavior: a revie, Waste Management & Research, 17, 20-26.
• [11] Lebiocka M., Montusiewicz A., Pawłowska M., Ozonek J., Szkutnik E., Rosłan M. (2008). Influence of ozonation on leachate quality from landfills with different degrees of solid waste pre-treatment, Archives of Environmental Protection, 34, 63-70.
• [12] Lee, J.J., Jung, I.H., Lee, W.B., Kim, J.O. (1993). Computer and experimental simulations of the productions of methane gas from municipal solid waste, Water Science and Technology, 27, 225-234.
• [13] Manna L., Zanneti M.C., Genon G. (1999). Modeling biogas production at landfill site, Resources Conservation and Recycling, 26, 1-14.
• [14] McBean, E., Rovers, F., and Farquhar, G. (1998). Solid Waste Landfill Engineering and Design, Prentice-Hall Publishing Co. Inc., Englewood Cliffs, New Jersey 1995.
• [15] Musmeci, L. (1998). Organic fraction of municipal solid waste (OFMSW): extent of biodegradation, Waste Management, 16, 103-107.
• [16] Oksendal, B. (2000). Stochastic differential Equations, Spinger, Berlin, 2000.
• [17] Pohland, F.G., Ghosh, S. (1971). Developments in anaerobic stabilization of organic wastes-the two phase concept, Environmental Letters, 1, 255-266.
• [18] Reinhart, D.R., Al.-Yousfi A.B. (1996). The impact of leachate recirculation on municipal solid waste landfill operating characteristics, Waste Management & Reserch, 14, 337-46.
• [19] Robinson, H.D., Knox, K., Bone, B.D. (2004). Improved definition of leachate source term from landfills Phase 1: review of data from European landfills, Science Report Environment Agency 2004.
• [20] Sanphoti, N., Towprayoon, S., Chaiprasert, P., Nopharatana, A. (2006). The effects of leachate recirculation with supplemental water addition on methane production and waste decomposition in a simulated landfill, Journal of Environmental Management, 81, 27-35.
• [21] Schön, M.: Verfahren zur Vergärung organischer Rückstände in der Abfallwirtschaft, Verlag E. Schmidt GmbH & Co., Berlin 1994.
• [22] Stegman, R. (1991). Vorteile der Restmüll - Aufbereitung zur Senkung der Gasemissionen von Deponien. Aufbereitung fester Siedlungsabfälle vor der Deponierung, Zentrum für Abfallforschung, Technical University of Braunschweig, 6, 341-359.
• [23] Vanrolleghem, P.A., Insel, G., Peterson, B., Sin, G., De Pauw, D., Nopens, I., Dovermann, H., Weijers, S., Gernaey, K. (2003). Comprehensive model calibration procedure for activated sludge model. In Proceedings 76th Annual Technical Exhibition and Conference. October 11-15, Los Angeles, CA, USA 2003.
• [24] Vavilin, V.A., Rytov, S.V., Lokshina, L.Y. (1996). A description of hydrolysis kinetics in anaerobic degradation of particulate organic matter, Bioresource Technology, 56, 229-237.
• [25] Vavilin, V.A., Lokshina, L., Jokela, J.P.Y., Rintala, J.A. (2004). Modeling solid waste decomposition, Bioresource Technology, 94, 69-81.
• [26] Vavilin, V.A., Fernandez, B., Palatsi, J., Flotats X. (2008). Hydrolysis kinetics anaerobic degradation of particulate organic material: An overview, Waste Management, 28, 939-951.
• [27] Waste Management Act, as of 27 April 2001 (Journal of Laws, 2001.62.628).
• [28] Young, A. (1989). Mathematical modeling of landfill degradation, Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 46, 189-208.
• [29] Young, A. (1995) Mathematical modeling of the metanogenic ecosystem, Microbiology of landfill sites, Lewis Publisher, USA.
• [30] Zacharof, A.I., Butler, A.P. (2004) Stochastic modeling of landfill processes incorporating waste heterogeneity and data uncertainty, Waste Management, 24, 241-250.