Chemical analysis of quality of the dried sewage sludge and solid waste-products after gasification process

• Autorzy: Werle S. , Dudziak M.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2014.21(1)10

Warianty tytułu

PL

Chemiczna analiza jakości wysuszonych osadów ściekowych oraz produktów stałych powstających w procesie ich zgazowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of chemical analysis of the quality of solid waste products (ash, char coal) obtained during gasification of dried sewage sludge. The sewage sludge originated from two different wastewater treatment systems: mechanical-biological system and mechanical-biological-chemical system with simultaneous precipitation of phosphorus. In both cases, sewage sludge was subjected to anaerobic digestion and dewatering process prior to drying. The gasification of the sewage sludge was performed in the system which is equipped with a fixed-bed reactor using air as the gasifying agent having a temperature of 298 K, and using the amount of the gasifying agent corresponding to the excess air ratio () of 0.18. The ash or char coal were analyzed, among others, for the content of: alkali metals, phosphorous, sulfur, magnesium, calcium and various heavy metals. The obtained results were referred to the composition analyses of inorganic substances present in the fuel before it was subjected to the process of gasification. The influence of heat treatment on the transport of the investigated compounds was studied in the following sequence: dried sludge – gasification – solid waste. Based on the obtained results it was shown that the gasification process promotes migration of certain substances such as zinc or phosphorus from the sludge into the solid phase formed after the heat treatment of the sludge. The potential for further use of the solid by-products generated during the gasification of sewage sludge was presented in the conclusions of the study.

PL

W pracy przedstawiono wyniki analiz chemicznych jakości stałych produktów odpadowych (popiół, spiek) uzyskanych podczas zgazowania wysuszonych osadów ściekowych. Osady ściekowe pochodzi ły z dwóch różnych układów oczyszczania ścieków, tj. mechaniczno-biologiczny i mechaniczno-biologicznochemiczny z symultanicznym strącaniem fosforu. W obu przypadkach przed procesem suszenia osady ściekowe poddawano fermentacji i odwodnieniu. Proces zgazowania osadów ściekowych prowadzono w instalacji wyposażonej w reaktor ze złożem stałym przy użyciu powietrza jako czynnika zgazowującego o temperaturze 298 K oraz stosując ilość czynnika odpowiadająca stosunkowi nadmiaru powietrza () 0,18. Analiza obejmowała ocenę zawartości w popiele, czy też spieku m.in. metali alkalicznych, fosforu, siarki, magnezu, wapnia, a także różnych metali ciężkich. Otrzymane wyniki odniesiono do analiz składu substancji nieorganicznej występującej w paliwie przed poddaniem go procesowi zgazowania. Przeanalizowano wpływ obróbki termicznej na transport badanych związków na drodze: wysuszony osad ściekowy – proces zgazowania – stały produkt odpadowy. Na podstawie wyników badań wykazano, że proces zgazowania promuje migrację niektórych związków, jak na przykład fosforu czy też cynku z osadu ściekowego do fazy stałej powstałej po obróbce termicznej tego osadu. We wnioskach pracy przedstawiono również potencjalne możliwości dalszego wykorzystania stałych produktów ubocznych powstających podczas zgazowania osadów ściekowych.

Słowa kluczowe

EN

sewage sludge; gasification; solid waste products; inorganic compounds

PL

osady ściekowe; zgazowanie; stałe produkty uboczne; związki nieorganiczne

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 21, nr 1
• Strony: 99--108
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Werle S.

• Institute of Thermal Technology, Silesian University of Technology, ul. Konarskiego 22, 44–100 Gliwice, Poland, phone: [phone], fax: [phone]

autor

Dudziak M.

• Institute of Water and Wastewater Engineering, Silesian University of Technology, Konarskiego 18, 44–100 Gliwice, Poland, phone: [phone], fax: [phone]

Bibliografia

• [1] Hernandez AB, Ferrasse, JH, Chaurand P, Saveyn H, Borschneck D, Roche N. J. Hazard Mater. 2011;191:219-227. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2011.04.070.
• [2] Werle S, Wilk RK. Chem Eng Trans. 2012;29:715-720. DOI: 10.3303/CET1229120.
• [3] Font Palma C. Appl Ener. 2013;111:129-141. DOI: 10.1016/j.apenergy.2013.04.082.
• [4] Devi L, Ptasinski KJ, Janssen FJJG. Biom. Bioen. 2002;24:125-140. DOI: 10.1016/S0961-9534(02)00102-2.
• [5] Werle S, Dudziak M. Proc of 40th Intern. Conf. of Slovak Society of Chemical Engineering (SSCHE 2013), Tatranské Matliare (Słowacja), 27-31 maja 2013 r.
• [6] Werle S, Dudziak M. Proc of ECOS 2013 – The 26th Intern. Conf. on. Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems, Gulin (Chiny), 16–19 lipca 2013 r.
• [7] Xu ZR, Zhu W, Li M. Inter J Hydro Energy. 2012;37:6527-6535. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2012.01.086
• [8] Xu ZR, Zhu WLi, Zhang HW, Gong M. Appl Energy. 2013;102:476-483. DOI: 10.1016/j.apenergy.2012.07.051.
• [9] Aznar M, San Anselmo M, Manyŕ JJ, Murillo MB. Energy and Fuels. 2009;23:3236-3245. DOI: 10.1021/ef801108s.
• [10] Berset JD, Holzer R. J Chromatogr A. 1999;852:545-558. DOI: 10.1016/S0021-9673(99)00641-X.
• [11] Marrero TW, McAuley BP, Sutterlin WR, Morris JS, Manahan SE. Waste Manage. 2004;24:193-198. DOI: 10.1016/S0956-053X(03)00127-2.
• [12] Li L, Xu ZR, Zhang C, Bao J, Dai X. Bioresour Technol. 2012;121:169-75. DOI: 10.1016/j.biortech.2012.06.084.
• [13] Abad E, Martínez K, Planas C, Palacios O, Caixach J, Rivera J. Chemosphere. 2005;61:1358-1369. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2005.03.018.
• [14] Fuentes A, Lloréns M, Sáez J, Isabel Aguilar M, Ortuńo JF, Meseguer VF. Bioresour. Technol. 2008;99:517-25. DOI: 10.1016/j.biortech.2007.01.025.
• [15] Szymański K, Janowska B, Jastrzębski P. Rocz Ochr Środow. 2011;13:83-100.
• [16] Cai QY, Mo CH, Wu QT, Zeng QY, Katsoyiannis A. J Hazard. Mater. 2007;147:1063-1072. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2007.01.142.
• [17] Karvelas M, Katsoyiannis A, Samara C. Chemosphere. 2003;53:1201-1210. DOI: 10.1016/S0045-6535(03)00591-5.
• [18] Werle S, Dudziak M, Przem Chem. 2013;92(7):1350-1353.
• [19] Zhu W, Xu ZR, Li L, He C. Chem Eng J. 2011;171:190-196. DOI: 10.1016/j.cej.2011.03.090.
• [20] Van de Velden M, Dewil R, Baeyens J, Josson L, Lanssens P. J Hazard Mater. 2008;151:96-102. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2007.05.056.
• [21] Yang C, Wang J, Lei M, Xie G, Zeng G, Luo S. J Envion Sci. 2010;22:675-80. DOI: 10.1022/je34569.
• [22] Thawornchaisit U, Pakulanon K. Bioresour Technol. 2007;98:140-144. DOI: 10.1016/j.biortech.2005.11.004.