Algae biomass as a co-substrate in methane digestion of sewage sludge

• Autorzy: Górka J. , Cimochowicz-Rybicka M.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.15.357.4822

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie biomasy glonów jako kosubstratu w procesie fermentacji metanowej osadów ściekowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article discusses problems related to intensification of anaerobic digestion of sewage sludge. The authors have analysed the principal indicators of a methane digestion process, focusing mainly on biogas production. The most commonly used methods of sludge disintegration were reviewed. Additionally, the methods of algae biomass processing for biofuels and a methanogenic potential of the biomass were presented. The article presents the literature review to identify the possibilities of energy profit caused by using algae in anaerobic digestion of sewage sludge.

PL

W artykule omówiono problemy związane z intensyfikacją procesu fermentacji beztlenowej osadów ściekowych. Autorzy przeanalizowali główne wskaźniki procesu fermentacji metanowej, skupiając się głównie na produkcji biogazu. Zostały zweryfikowane najczęściej stosowane metody dezintegracji. Dodatkowo zaprezentowano metodę przetwarzania biomasy glonów na biopaliwa, w tym potencjał metanogenny biomasy. Niniejszy artykuł stanowi przegląd literatury i na tej podstawie podjęto próbę określenia możliwości zysku energetycznego wynikającego z wykorzystania glonów w procesie fermentacji osadów ściekowych.

Słowa kluczowe

EN

wastewater treatment plant; anaerobic digestion; sewage sludge; algae; co-fermentation

PL

oczyszczalnia ścieków; fermentacja beztlenowa; osady ściekowe; glony; kofermentacja

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Środowisko
• Rocznik: 2015
• Tom: Y. 112, iss. 3-Ś
• Strony: 25--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 46 poz., tab., il.

Twórcy

autor

Górka J.

• Institute of Water Supply and Environmental Protection, Faculty of Environmental Engineering, Cracow University of Technology

autor

Cimochowicz-Rybicka M.

• Institute of Water Supply and Environmental Protection, Faculty of Environmental Engineering, Cracow University of Technology

Bibliografia

• [1] Bień J., Osady ściekowe. Teoria i praktyka, Częstochowa 2008.
• [2] Brennan L., Owende L., Biofuels from microalgae – a review of technologies for production processing and extractions of biofuels and co-products, Renewable and Sustainable Energy Reviews (14), 2010, 557-577.
• [3] Bruhn A., Dahl J., Nielsen H., Nikolaisen L., Rasmussen M., Markager S., Bioenergy potential of Ulva Lactuca: biomass yield, methane production and combustion, Bioresource Technology (102), 2011, 2595-2604.
• [4] Caporgno M., Trobajo R., Caiola N., Ibanez C., Fabregat A., Bengoa C., Biogas production from sewage sludge and microalgae co-digestion under mesophilic and thermophilic conditions, Renewable Energy (75), 2015, 374-380.
• [5] Cecchi F., Pavan P., Mata-Alvarez J., Anaerobic co-digestion of sewage sludge: application to the macroalgae from the Venice lagoon, Resources, Conservation and Recycling (17), 1996, 57-66.
• [6] Chandra R., Takeuchi H., Hasegawa T., Methane production from lignocellulosic agricultural crop wastes: a review in context to second generation of biofuel production, Renewable Energy (16), 2011, 62-76.
• [7] Chynoweth D., Renewable biomethane from land and ocean energy crops and organic wastes, Hort Science, 2005, 283.
• [8] Cimochowicz-Rybicka M., Aktywność metanogenna osadów ściekowych poddanych beztlenowej stabilizacji z zastosowaniem dezintegracji ultradźwiękowej, Wyd. Poliechniki Krakowskiej, Kraków 2013.
• [9] Cimochowicz-Rybicka M., Rybicki S.M., Selected aspect of risk minimization in energy recovery system, Proc. Polish Swedish Seminar, Report 10, TRITA-LWR Report 3004. Royal Institute of Technology, Stockholm (KTH), 2003, 99-107.
• [10] Cimochowicz-Rybicka M., Rybicki S., Fryźlewicz-Kozak B., Desintegration of fermented sludges – possibilities and potential gains, Environmental Engineering III, 2010.
• [11] Cimochowicz-Rybicka M., Żeglin-Kurbiel K., Banaś J., Nowe biotechnologie i kontrola osadów ściekowych do spełnienia wymagań przepisów Unii Europejskiej, Czasopismo Techniczne, kwiecień 2003.
• [12] Costa J., Goncalves P., Nobre A., Alves M., Biomethanation potential of macroalgae Ulva spp. and Graciliaria and in co-digestion with waste activated sludge, Bioresource Technology (114), 2012, 320-326.
• [13] Demirbas A., Potential applications of renewable energy sources, biomass combustion problems in boiler power system and combustion related environmental issues, Prog. Energ. Combust, 31(2), 2005, 171-192.
• [14] Dębowski M., Wykorzystanie biomasy glonów jako substratu w procesie fermentacji metanowej, Uniwesity Warmia-Mazury Publishing, Olsztyn 2013.
• [15] Frąc M., Jezierska-Tys S., Tys J., Algi – energia jutra (biomasa, biodiesel), Acta Agrophisica, 2009, 627-638.
• [16] Golueke C., Oswald W., Biological conversion of light energy to the chemical energy of methane, Appl. Microbiol., 1959, 219-227.
• [17] Iskra K., Miodoński S., Dezintegracja osadu nadmiernego – dobra praktyka czy konieczność?, Materials from EKO-DOK Conference, 2014, 326-336.
• [18] Janicki J., Skład chemiczny algi brązowej Fucus vesiculosus, Postępy Fitoterapii (1), 2011, 9-17.
• [19] Karcz H., Folga K., Butmankiewicz T., Kozakiewicz A., Maciejak D., Energia z osadów ściekowych, Instal, marzec 2008, 6-11.
• [20] Kępska D., Olejnik Ł., Algi – przyszłość z morza, Chemik, 68, 2014, 967-969.
• [21] Khalid A., Arshad M., Mahmood T., Dawson L., Review – the anaerobic digestion of solid waste, Waste Manage, 2011, 1737-1744.
• [22] Kołodziejak G,. Możliwości wykorzystania potencjału energetycznego biogazu powstającego w trakcie procesu oczyszczania ścieków. Analiza opłacalności proponowanych rozwiazań, Nafta-Gaz, grudzień 2012, 1036-1043.
• [23] Krzemieniewski M., Dębowski M., Zieliński, M., Glony jako alternatywa dla lądowych roślin energetycznych, Czysta Energia (9), 2009.
• [24] Kuligowski K., Tonderski A., Wójcik M., Biogaz z alg – szanse i zagrożenia, Konferencja nt. „Międzynarodowe Spotkanie Klastrów Ekoenergetycznych”, Gdańsk 2010.
• [25] Kwietniewska E., Tys J., Pocess characteristics, inhibition factors and methane yields of anaerobic digestion process, with particular focus on microalgal biomass fermentation, Renewable and Sustainable Energy Reviews (34), 2014, 491-500.
• [26] Kwietniewska E., Tys J., Krzemińska I., Kozieł W., Microalgae – cultivation and application of biomass as a source of energy: a review, Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN in Lublin, Lublin 2012.
• [27] Luft J.-E., Lübeck E., Ojala T., Nurminen J., Zinchuk O., Podstawowe informacje na temat przetwarzania osadów ściekowych w komunalnych oczyszczalniach ścieków, [in:] J.-E. Luft, E. Lübeck, T. Ojala, J. Nurminen, O. Zinchuk, Dobre praktyki związane z gospodarką osadami ściekowymi, Turku, Finlandia: Komisja Środowiska Naturalnego Związku Państw Bałtyckich, 2012, 12-14.
• [28] Mahdy A., Mendez L., Ballesteros M., Gonzales-Fernandez C., Algaculture integration in conventional wastewater treatment plants: Anaerobic digestion comparison of primary and secondary sludge, Bioresource Technology (184), 2015, 236-244.
• [29] Malina J., Pohland F., Design of Anaerobic Processes for the Treatment of Industrial and Muncipal Waste, Lancaster: Technomic Publishing Co., Inc., 1992.
• [30] Metcalf E., Gas Production, Wastewater Engineering: Treatment and Reuse (p. 1523). Singapore: The McGraw-Hill Companies, 2004.
• [31] Montingelli M., Tedesco S., Olabi A., Biogas production of algal biomass: a review, Renewable and Sustainable Energy Reviews (43), 2015, 961-972.
• [32] Morandi P., Briand X., Anaerobic digestion of Ulva. Study of Ulva degradation and methanisation of liquefaction juices, J Appl Phycol (11), 1999, 165-177.
• [33] Olsson J., Feng X., Ascue J., Gentili F., Shabiimam M., Nehrenheim E. et al., Co-digestion of cultivated microalgae and sewage sludge from municipal waste water treatment, Bioresource Technology (171), 2014, 203-2010.
• [34] Pierścieniak M., Bartkiewicz B., Zagospodarowanie biogazu powstającego w procesie fermentacji metanowej w oczyszczalniach ścieków, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych (47), 2011, 47-61.
• [35] Samson R., Leduy A., Improved performance of anaerobic digestion of Spirulina maxima algal biomass by addition of carbon- rich wastes, Biotechnology Lett, 1983, 677-682.
• [36] Singh J., Gu S., Commercialization potential of microalgae for biofuels production, Renewable and Sustainlabe Energy Reviews (14), 2010, 2596-2610.
• [37] Szetela R., Bilans energetyczny oczyszczalni ścieków, Gaz, Woda i Technika Sanitarna, kwiecień 2014, 144-147.
• [38] Umble D, How to utilize nutrients to your adventage, Water Online The Magazine, 2010, 44-45.
• [39] Vergara-Fernandez A., Vargas G., Alarcon N., Velasco A., Evaluation of marine algae as a source of biogas in a twostage anaerobic reactor system, Biomass Bioenerg., 32, 2008, 338-344.
• [40] Wang B., Li Y., Wu N., Lan C., CO2 bio-mitigation using microalgae, Applied Microbiology and Biotechnology (79), 2008, 707-718.
• [41] Wang M., Park C., Investigation of anaerobic digestion of Chlorella sp. and Micractinium sp. grown in high-nitrogen wastewater and their co-digestion with waste activated sludge, Biomass and Bioenergy (80), 2015, 30-37.
• [42] Werle S., Pozyskiwania paliwa gazowego z biomasy niekonwencjonalnej w procesie zgazowania, Instal (1), 2014, 7-10.
• [43] Werle S., Michczyńska A., Michczyńska M., Uchman W., Energetyczne wykorzystanie biomasy z alg i innej biomasy niekonwencjonalnej, Instytut Techniki Cieplnej, University of Technology in Gliwice, 2014.
• [44] Zabochnicka-Świątek M., Bień J., Ligienza A., Wykorzystanie biomasy mikroalg do produkcji biopaliw płynnych, University of Technology in Częstochowa, 2012.
• [45] Zając G., Słowik T., Szyszlak-Bargłowicz J., Produkcja i wykorzystanie biogazu w oczyszczalni ścieków „Hajdów”, Gaz, woda i technika sanitarna, luty 2013, 93-95.
• [46] Zakrzewski T., Biomasa mikroalg – obiecujące paliwo przyszłości, Czysta Energia (2), 2011.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.