Comparative analysis of sewage sludge and other fuels and their mixes, made on the basis of thermogravimetry and mass spectrometry

• Autorzy: Kijo-Kleczkowska A. , Łączek A. , Szumera M. , Środa K.

Warianty tytułu

PL

Analiza porównawcza osadów ściekowych i innych paliw oraz ich mieszanek, wykonana na podstawie badań termograwimetrycznych (TG) i spektometrii mas (MS)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

According to a Polish Law that took effect on 14 December 2012, sewage sludge is a waste. Wastes are defined as substances that the holder discards, intends to discard or is required to discard. As characterised by Polish standard PN-EN 12832: 2004, sewage sludge is a mixture of water and solids that are separated from various types of plants as a result of natural or artificial processes. According to the Directive 2009/28/EC of the European Parliament and of the Council of 23 April 2009 definition, sewage sludge is the same entity as biomass. On the one hand, sewage sludge is treated as waste; on the other hand, it is treated as a full-fledged energy fuel that exhibits dry combustion kinetics similar to brown coal. The physical, chemical, sanitary, and technological properties of sewage sludge are important and change depending on the type and method of sewage treatment. Because of its unusual properties, sewage sludge is different from coal and biomass. But, sewage sludge combustion (similar to coal and biomass) includes drying, devolatilization and the combustion of volatiles and char. Experimental research regarding the pyrolysis and combustion of sewage sludge compared to biomass and coal is, therefore, necessary. This paper presents the results of experimental studies from a comparative analysis of thermogravimetry (TG) and mass spectrometry (MS) of sewage sludge, coal and biomass and their mixes.

PL

Według ustawy z dnia 14 grudnia 2012r. osady ściekowe to odpady określone jako substancje, których posiadacz pozbywa się, zamierza się pozbyć lub też do ich pozbycia się jest zobowiązany. Natomiast według definicji unijnej (Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r.) osady ściekowe należy definiować jako biomasę. Z kolei zgodnie z polską normą PN-EN 12832:2004 osady ściekowe definiuje się jako mieszaninę wody i części stałych, oddzielonych od różnego rodzaju ścieków, w wyniku procesów naturalnych bądź sztucznych. Z jednej strony osad ściekowy traktowany jest jako odpad, z drugiej strony zaś jako paliwo energetyczne, które wykazuje kinetykę spalania podobną do węgla brunatnego. Właściwości fizyko-chemiczne, sanitarne oraz technologiczne osadów ściekowych są ważne i zależą od rodzaju oraz sposobu oczyszczania ścieków. Ze względu na swoje właściwości, osady ściekowe różnią się nieznacznie od węgla i biomasy, ale ich spalanie, podobnie do wymienionych paliw, obejmuje suszenie, odgazowanie i spalanie substancji lotnych oraz karbonizatu. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki pomiarów termograwimetrycznych (TG) oraz spektrometrii masowej (MS) trzech rodzajów osadów ściekowych, paliw węglowych, biomasy oraz ich mieszanek paliwowych.

Słowa kluczowe

EN

sewage sludge; waste; coal; biomass; pyrolysis; combustion; thermal analysis TG; mass spectrometry (MS)

PL

osady ściekowe; odpady; węgiel; biomasa; piroliza; spalanie; analiza termiczna (TG); spektometria mas (MS)

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 2
• Strony: 111--120
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kijo-Kleczkowska A.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Maszyn Cieplnych

autor

Łączek A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Chemii Nieorganicznej

autor

Szumera M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych

autor

Środa K.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Maszyn Cieplnych

Bibliografia

• [1] Dach J.: Problems gaseous emissions and odor in the economy of sewage sludge. Municipal Overview 2 (2009) 35-48 (in Polish).
• [2] http://webbook.nist.gov/chemistry
• [3] Kijo-Kleczkowska A., Łącz A., Szumera M., Środa K.: TG/MS comparative thermal analysis of coal, biomass and sewage sludge in a He atmosphere and air. Archiwum Gospodarki Odpadami i Ochrony Środowiska 17 (2015) 41-60.
• [4] Kordylewski W. (editor): Combustion and fuels, Wroclaw University of Technology Press (2005). (in Polish).
• [5] Kordylewski W. (editor): Low-emission combustion technology in the power industry. Wroclaw University of Technology Press (2000) (in Polish).
• [6] Kozioł M., Nadziakiewicz J.: The possibility of co-combustion of sewage sludge with coal in stoker-fired boilers. VI International Scientific and Technical Conference, Świnoujście-Kopenhaga 2000.
• [7] Małecka B.:Methods of thermal analysis combined with the analysis of the gaseous products (TG-DSC-MS). Laboratories, Equipment, Research 5 (2012) 6-16 (in Polish).
• [8] Nadziakiewicz J., Czekalski R.: Explore the process of co-combustion mixture of sawdust and sewage sludge in the fixed bed. Materials VI International Conference "Fuels from Waste 2007". Krynica, 2007, 243-248 (in Polish).
• [9] Regulation of the Economy Minister of 9 July 2015 on the acceptance of waste for landfill (in Polish).
• [10] Shimizu T., Toyono M.: Emissions of NOx and N2O during co-combustion of dried sewage sludge with coal in a circulating fluidized bed combustor. Fuel 86 (2007) 2308–2315.
• [11] Stasta P., Boran J., Bebar L., Stehlik P., Oral J.: Thermal processing of sewage sludge. Applied Thermal Engineering 26 (2006) 1420–1426.
• [12] Stelmach S.: Thermochemical conversion of biomass and bio-waste using pyrolysis and gasification processes. Pyrolysis of biomass - sustainable bio-char production technology and renewable energy. Open Seminar, Opole, 06.12.2013 (in Polish).
• [13] Werther J., Ogada T.: Sewage sludge combustion. Progress in Energy and Combustion Science 25 (1999) 55–116.