Zagospodarowanie osadów ściekowych

• Autorzy: Wojtasik Michał

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2024.10.06

Warianty tytułu

EN

Sewage sludge management

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Osady ściekowe to produkt uboczny oczyszczania ścieków. Ten stały produkt powstaje zarówno przy obróbce ścieków komunalnych, jak i przemysłowych. Jest to materiał problematyczny, jednak cieszący się coraz większym zainteresowaniem, między innymi ze względu na jego potencjał energetyczny oraz odpadowe pochodzenie. Każde wykorzystanie osadów ściekowych wpisuje się w gospodarkę o obiegu zamkniętym, więc przewiduje się, że w najbliższych latach będzie to produkt poszukiwany na rynku. Osady ściekowe stanowią odpad o bardzo złożonym i zmiennym składzie, zależnym od miejsca wytworzenia i zastosowanej technologii oczyszczania ścieków – wykazano nawet pewne zmienności jego składu zależne od czasu (pory roku) ich pozyskania. W składzie osadów ściekowych znajdować się może wiele niebezpiecznych substancji, takich jak metale ciężkie, dlatego przed składowaniem lub ponownym wykorzystaniem materiał ten musi zostać przetworzony lub zmodyfikowany. Z drugiej strony osady ściekowe charakteryzują się stosunkowo wysoką wartością opałową, co powoduje, że stają się one coraz bardziej interesującym materiałem energetycznym o niskim śladzie węglowym (odpad). Przeszkodą w bezpośrednim jego zastosowaniu jako paliwa jest wysoka zawartość związków nieorganicznych, co przyczynia się do powstawania dużych ilości popiołów pochodzących z ich spalania. W niniejszej pracy przedstawiono ogólną charakterystykę osadów ściekowych powstających w procesie oczyszczania zarówno ścieków komunalnych, jak i przemysłowych. Zaprezentowano przykładowe wyniki badań fizykochemicznych osadów ściekowych pozyskanych z regionalnej instalacji przetwarzania odpadów komunalnych (RIPOK). Omówiono zmienność niektórych parametrów fizykochemicznych. Przedstawiono wybrane, perspektywiczne metody zagospodarowania osadów ściekowych, w tym zastosowanie ich w rolnictwie, kompostowanie, fermentację oraz termiczne przekształcanie. Szczególną uwagę zwrócono na metodę pirolizy, czyli beztlenowego przetwarzania osadów w kierunku otrzymywania biowęgla, czyli produktu o dużej wartości. Opisano kierunki wykorzystania biowęgla otrzymanego z osadów ściekowych. Na zakończenie artykułu odniesiono się do aktualnej struktury zagospodarowania osadów ściekowych w Polsce.

EN

Sewage sludge is a by-product of sewage treatment. This solid product is generated during the treatment of both municipal and industrial wastewater. Althought it is a problematic material, it is becoming increasingly popular, partly because of its energy potential and waste origin. Any use of sewage sludge is considered part of the circular economy, and therefore it is expected that the demand for this product will grow in the coming years. Sewage sludge is a waste with a very complex and variable composition, which depends on factors such as its place of production, the sewage treatment technology used; also, some variability of its composition has been shown to depend on the time (season) of its collection. The sludge may contain many hazardous substances, such as heavy metals, which necessitates processing or modification before storage or reuse. On the other hand, sewage sludge is characterized by a relatively high calorific value, which makes it an increasingly interesting energy material with a low carbon footprint (waste). However, its high content of inorganic compounds leads to significant ash production upon their combustion, which hinders its direct use as fuel. This paper presents the general characteristics of sewage sludge produced during the treatment of both municipal and industrial sewage. Examples of physicochemical test results for sewage sludge obtained from the Regional Municipal Waste Processing Installation (RIPOK) are provided, and the variability of selected physicochemical parameters is discussed. Selected prospective methods of sewage sludge management are also presented, including its use in agriculture, composting, fermentation, and thermal transformation. Particular attention is given to the pyrolysis method, i.e. anaerobic processing of sludge to obtain biochar, a valuable product. Various uses of biochars derived from sewage sludge are described. At the end of the article, the current structure of sewage sludge management in Poland is presented.

Słowa kluczowe

PL

osady ściekowe; biowęgiel; absorbent; katalizator

EN

waste sludge; biochar; absorbent; catalyst

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 80, nr 10
• Strony: 646--652
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz.

Twórcy

autor

Wojtasik Michał

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Bedia J., Monsalvo V.M., Rodriguez J.J., Mohedano A.F., 2017. Iron catalysts by chemical activation of sewage sludge with FeCl3 for CWPO. Chemical Engineering Journal, 318: 224–230. DOI:10.1016/J.CEJ.2016.06.096.
• Duczkowska-Kądziel A., Wasilewski M., Duda J., 2014. Możliwości termicznego zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych za pomocą MST w gospodarce paliwowej na przykładzie przemysłu cementowego. Logistyka, 6: 3286-3594.
• Fang S., Tsang D.C.W., Zhou F., Zhang W., Qiu R., 2016. Stabilization of cationic and anionic metal species in contaminated soils using sludge-derived biochar. Chemosphere, 149: 263–271. DOI:10.1016/j.chemosphere.2016.01.060.
• Gao N., Quan C., Liu B., Li Z., Wu C., Li A., 2017. Continuous Pyrolysis of Sewage Sludge in a Screw-Feeding Reactor: Products Characterization and Ecological Risk Assessment of Heavy Metals. Energy and Fuels, 31(5): 5063–5072. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.6b03112.
• Gazda M., Rak A., Sudak M., 2012. Badania kofermentacji osadów ściekowych z tłuszczami odpadowymi w oczyszczalni ścieków w Brzegu. Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi, 3: 79–90.
• Gu L., Zhu N., Zhou P., 2012. Preparation of sludge derived magnetic porous carbon and their application in Fenton-like degradation of 1-diazo-2-naphthol-4-sulfonic acid. Bioresource Technology,118: 638–642. DOI: 10.1016/j.biortech.2012.05.102. GUS, 2022. Ochrona środowiska 2022, Analizy statystyczne. Główny Urząd Statystyczny, ISSN 0867-3217.
• He H., Hu L., Zeng J., Huang Y., He C., Zhang Q., Zhang F., Shu D., 2020. Activation of persulfate by CuO-sludge-derived carbon dispersed on silicon carbide foams for odorous methyl mercaptan elimination: identification of reactive oxygen species. Environmental Science and Pollution Research, 27(2): 1224–1233. DOI: 10.1007/s11356-018-3038-3.
• Huang B.C., Jiang J., Huang G.X., Yu H.Q., 2018. Sludge biocharbased catalysts for improved pollutant degradation by activating peroxymonosulfate. Journal of Materials Chemistry A, 6(19):8978–8985. DOI: 10.1039/c8ta02282h.
• Huang H., Yang T., Lai F., Wu G., 2017. Co-pyrolysis of sewage sludge and sawdust/rice straw for the production of biochar. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 125: 61–68. DOI:10.1016/j.jaap.2017.04.018.
• Jędrczak A., 2001. Biologiczne przetwarzanie odpadów. Przegląd Komunalny. Dodatek Gospodarka Odpadami w XX1 wieku, 6:89–92.
• Julcour L.C., Andriantsiferana C.N. Guessan K., Ayral C., Mohamed E., Wilhelm A.M., Delmas H., Le Coq L., Gerente C., Smith K.M., Pullket S., Fowler G.D., Graham N.J.D., 2010. Application of sludge-based carbonaceous materials in a hybrid water treatment process based on adsorption and catalytic wet air oxidation. Journal of Environmental Management, 91(12): 2432–2439.DOI: 10.1016/j.jenvman.2010.06.008.
• Kempa E., 1995. Problemy przeróbki osadów ściekowych. Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna „Problemy Gospodarki Osadowej w Oczyszczalni Ścieków”, Częstochowa.
• Li Y., Yang Z., Zhang H., Tong X., Feng J., 2017. Fabrication of sewage sludge-derived magnetic nanocomposites as heterogeneous catalyst for persulfate activation of Orange G degradation. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 529: 856–863. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2017.06.043.
• Marques R.R.N., Stüber F., Smith K.M., Fabregat A., Bengoa C., Font J., Fortuny A., Pullket S., Fowler G.D., Graham N.J.D., 2011. Sewage sludge based catalysts for catalytic wet air oxidation of phenol: Preparation, characterisation and catalytic performance. Applied Catalysis B: Environmental, 101(3–4): 306–316. DOI: 10.1016/j.apcatb.2010.09.033.
• Matos J., Rosales M., García A., Nieto-Delgado C., Rangel-Mendez J.R., 2011. Hybrid photoactive materials from municipal sewage sludge for the photocatalytic degradation of methylene blue. Green Chemistry, 13(12): 3431–3439. DOI: 10.1039/c1gc15644f.
• Mian M.M., Liu G., 2018. Recent progress in biochar-supported photocatalysts: Synthesis, role of biochar, and applications. RSC Advances, 8(26): 14237–14248. DOI: 10.1039/c8ra02258e.
• Mian M.M., Liu G., Yousaf B., Fu B., Ahmed R., Abbas Q., Munir M.A.M., Ruijia L., 2019. One-step synthesis of N-doped metal/biochar composite using NH3-ambiance pyrolysis for efficient degradation and mineralization of Methylene Blue. Journal of Environmental Sciences (China), 78: 29–41. DOI: 10.1016/j.jes.2018.06.014.
• Środa K., Kijo-Kleczkowska A., 2013. Kierunki zagospodarowania osadów w Polsce. Archives of Waste Managment and Enviromental Protection, 15(2): 33–50.
• Tu Y., Xiong Y., Tian S., Kong L., Descorme C., 2014. Catalytic wet air oxidation of 2-chlorophenol over sewage sludge-derived carbon-based catalysts. Journal of Hazardous Materials, 276: 88–96. DOI: 10.1016/J.JHAZMAT.2014.05.024.
• Wang X., Gu L., Zhou P., Zhu N., Li C., Tao H., Wen H., Zhang D., 2017. Pyrolytic temperature dependent conversion of sewage sludge to carbon catalyst and their performance in persulfate degradation of 2-Naphthol. Chemical Engineering Journal, 324: 203–215. DOI: 10.1016/j.cej.2017.04.101.
• Wilk J., Wolańczyk F., 2008. Problemy energetycznego wykorzystania odpadów z oczyszczalni ścieków. Polityka Energetyczna, 11(2): 139–149.
• Yuan S.J., Li X.W., Dai X.H., 2014. Efficient degradation of organic pollutants with a sewage sludge support and in situ doped TiO2 under visible light irradiation conditions. RSC Advances, 4(105): 61036–61044. DOI: 10.1039/c4ra12434k.
• Zhang H., Xue G., Chen H., Li X., 2018. Magnetic biochar catalyst derived from biological sludge and ferric sludge using hydrothermal carbonization: Preparation, characterization and its circulation in Fenton process for dyeing wastewater treatment. Chemosphere, 191: 64–71. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2017.10.026.
• Zhang W., Huang X., Jia Y., Rees F., Tsang D.C.W., Qiu R., Wang H., 2017. Metal immobilization by sludge-derived biochar: roles of mineral oxides and carbonized organic compartment. Environmental Geochemistry and Health, 39(2): 379–389. DOI:10.1007/s10653-016-9851-z.