Wpływ alkalicznego kondycjonowania osadów nadmiernych na intensyfikację produkcji biogazu w procesie stabilizacji beztlenowej

• Autorzy: Bień J. , Zawieja I.

Warianty tytułu

EN

Influence of alkaline pretreatment of excessive sludge on on intensification of biogas production during anaerobic stabilization process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Spośród istniejących metod intensyfikacji stabilizacji beztlenowej osadów ściekowych metodą skutecznie wpływającą na wzrost efektywności procesu jest wstępne alkaliczne kondycjonowanie osadów. Proces alkalicznego kondycjonowania osadów nadmiernych przyczynia się do przyspieszenia beztlenowej biotransformacji substancji organicznych do lotnych kwasów tłuszczowych oraz wywiera istotny wpływ na zwiększenie produkcji biogazu. Podczas stabilizacji beztlenowej osadów ściekowych można wyróżnić cztery fazy cząsteczkowego rozkładu, przy czym obecnie za fazę limitującą tempo przebiegu procesu uważana jest faza hydrolizy, determinująca późniejsze wystąpienie oraz wydłużenie fazy metanogennej. Poddanie osadów procesowi wstępnego alkalicznego kondycjonowania przyczynia się do wzrostu tempa przebiegu fazy hydrolitycznej procesu, a zatem wpływa na przyspieszenie oraz zwiększenie produkcji biogazu. Intensywność wytwarzania biogazu jest uważana za istotny parametr kontrolny przebiegu procesu stabilizacji beztlenowej. Podczas prowadzonych badań, mających na celu określenie wpływu alkalicznego kondycjonowania osadów nadmiernych na intensywność produkcji biogazu, jako czynnik kondycjo-nujący zastosowano wodorotlenek sodu. Dawkę najkorzystniejszą tego reagenta, wynoszącą 0,6 gNaOH/g s.m.(org), ustalono na podstawie wzrostu stężenia substancji organicznych w wodzie osadowej wyrażonego w ChZTCr. W procesie stabilizacji beztlenowej kondycjonowanych alkalicznie osadów nadmiernych uzyskano blisko 6-krotny wzrost produkcji biogazu w odniesieniu do ilości biogazu wytworzonego podczas stabilizacji beztlenowej niekondycjonownych osadów nadmiernych. Jednostkowa produkcja biogazu uzyskana w procesie stabilizacji beztlenowej kondycjonowanych alkalicznie osadów wynosiła 1,84 dm3/g s.m.(org), natomiast uzyskana w procesie stabilizacji niekondycjonowanych osadów nadmiernych 0,42 dm3/g s.m.(org). Biogaz powstający w procesie stabilizacji beztlenowej alkalicznie kondycjonowanych osadów nadmiernych zawierał około 66% metanu. Skład biogazu potwierdził skuteczność wprowadzonej metody kondycjonowania.

EN

Among existing methods of intensification of anaerobic stabilization of sewage sludge, alkaline pretreatment is the method effectively influences on increase of effectiveness process. Alkaline pretreatment of excessive sludge contributes to acceleration of anaerobic biotransformation of organic compounds to volatile fatty acids and exerts important influence on biogas production increase. Alkaline hydrolysis could be applied in pretreatment of the WAS to destroy the complex structures and to recover the organic matters contained in supernatant, also alkaline hydrolysis could reduce the amount of WAS to save the cost for final sludge disposal. During anaerobic stabilization four phases of partial decomposition can be specified. Nowadays, the hydrolysis phase is considered for the phase limiting the rate of anaerobic stabilization, determining the appearing and the length of methanogenezis. Pretreatment of sewage sludge leads to the increase of course rate of the hydrolysis phase, thus influences on acceleration and increase of the biogas production. The intensity of the biogas production is considered to be a significant control parameter of the course of the anaerobic stabilization. Experiments were focused on determination of the influence of alkaline pretreatment on intensification of biogas production if sodium hydroxide was applied as a conditioning agent. The optimum dose of this hydroxide was equal 0.6 gNaOH/g d.m.(org), and was chosen on the base of increase of volatile compounds concentration. In the anaerobic stabilization of alkaline treated excessive sludge nearly sixfold increase of biogas production was obtained in comparison with biogas production yield noticed in anaerobic stabilization of nonconditioned excessive sludge. The unitary biogas production, obtained in anaerobic stabilization after alkaline pretreatment process, was equal 1.84 dm3/g d.m.(org), whereas the unity biogas production obtained in anaerobic stabilization of nonconditioned sewage sludge amounted to 0.42 dm3/g d.m.(org). Biogas, released during anaerobic stabilization of excessive sludge, contained about 66% of methane. Biogas chemical composition confirms effectiveness of the alkaline pretreatment method.

Słowa kluczowe

PL

osad nadmierny; stabilizacja beztlenowa; kondycjonowanie chemiczne; hydroliza alkaliczna; biogaz

EN

excessive sludge; anaerobic stabilization; chemical pretreatment; alkaline hydrolysis; biogas

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2005
• Tom: T. 8, nr 2
• Strony: 201--209
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz.

Twórcy

autor

Bień J.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

autor

Zawieja I.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Jih-Gaw L., Cheng-Nan C, Shou-Chung C, Enhancement of anaerobic digestion of waste activated sludge by alkaline solubilization, Biores. Technol. 1997, 62, 85-90.
• [2] Ray B.T., Rajan R.V., Lin J.-G., Low-level alkaline solubilization for enhanced anaerobic digestion, Res. J. Water Pollut. Control Fed. 1990, 62, 81-87.
• [3] Kaugh R.T., Compost Engineering. Principles and Practice, Ann Arbor Science Publishers, Inc., Michigan 1980.
• [4] Strauch D., Mikrobiologische Untersuchungen zur Hygienisierung von Klarschlamm. 1 Mitteilung Einfihrung in die Seuchenhygienische Problematik, GWF - Wasser/Abwasser 1980, 3,121.
• [5] Marcinkowski T., Alkaliczna stabilizacja komunalnych osadów ściekowych, Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2004.
• [6] Zielewicz-Madej E., Fukas-Płonka Ł., Wpływ dezintegracji ultradźwiękowej osadu na efekty fermentacji metanowej, Mat. XII Konf. Nauk.-Techn. nt. Osady ściekowe - problem aktualny, Wyd. Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2001,148-154.