Spent mushroom substrate as a supplementary material for sewage sludge composting mixtures

• Autorzy: Malińska K. , Czekała W. , Janczak D. , Dach J. , Mazurkiewicz J. , Dróżdż D.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2018.1.3

Warianty tytułu

PL

Zużyte podłoże popieczarkowe jako materiał pomocniczy do przygotowywania mieszanek kompostowych z osadów ściekowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Spent mushroom substrate (SMS) is a byproduct from mushroom production. On average, it shows low content of organic matter but contains relatively high quantity of nitrogen (2.4%). SMS could be recycled as a soil amendment or could be an alternative for peat. Some studies indicate that SMS could be used as a supplementary material in composting of various biodegradable waste and municipal sewage sludge (SS). In composting, spent mushroom substrate could function as a bulking agent and provide structure in composting piles. The overall goal of this study was to determine whether SMS can be used as a supplementary material for preparation of composting mixtures of sewage sludge and could allow the achievement of the recommended values of moisture content (50÷60%), C/N ratio (25-35:1) and air-filled porosity (at least 75%) in the final composting mixtures. Due to high moisture content, low C/N ratio and lack of structure municipal sewage sludge cannot be composted alone. The addition of a supplementary material to municipal sewage sludge should provide adequate structure (for maintaining optimal air-filled porosity in a composting pile), moisture content and C/N ratio in the composting mixtures. The investigated SMS showed lower moisture content, organic matter, C/N ratio and mechanical strength in comparison to typical supplementary materials used in composting of sewage sludge (e.g. wheat straw or woodchips). The addition of SMS to SS (up to the ratio of SS:SMS 1:6) did not allow the achievement of the recommended values of moisture content, C/N ratio and air-filled porosity within a 2 m composting pile. Therefore, the investigated spent mushroom substrate cannot be considered a suitable bulking agent for preparation of municipal sewage sludge composting mixtures. However, SMS could be used for composting of other biodegradable waste which shows lower moisture content, higher C/N and better structure or for composting of sewage sludge together with lower quantities of other supplementary materials such as wheat straw.

PL

Zużyte podłoże popieczarkowe (ZPP) to odpad powstający po produkcji pieczarki. Charakteryzuje się niską zawartością materii organicznej, ale zawiera relatywnie znaczne ilości azotu (2,4%). Zużyte podłoże popieczarkowe może być wykorzystane w rolnictwie jako polepszacz do gleby lub alternatywa dla torfu. Doniesienia literaturowe wskazują, że zużyte podłoże popieczarkowe może być również wykorzystane jako materiał pomocniczy w kompostowaniu różnych odpadów biodegradowalnych czy też komunalnych osadów ściekowych (OŚ). W procesie kompostowania zużyte podłoże może pełnić funkcję materiału strukturotwórczego i zapewniać odpowiednią strukturę pryzm kompostowych. Głównym celem badań była ocena możliwości wykorzystania zużytego podłoża popieczarkowego jako materiału pomocniczego do przygotowania mieszanek kompostowych z osadów ściekowych tak, aby zapewnić w tych mieszankach wymaganą zawartość wody (50÷60%), odpowiedni stosunek C/N (25÷35:1) oraz zalecaną porowatość powietrzną w pryzmie (powyżej 75%). Z uwagi na wysoką zawartość wody, niski stosunek C/N i brak odpowiedniej struktury osady ściekowe nie mogą być samodzielnie poddawane kompostowaniu. Materiał pomocniczy dodany do osadów ściekowych powinien zapewnić odpowiednią strukturę (pozwalającą na utrzymanie optymalnej porowatości powietrznej w pryzmie), zawartość wody oraz stosunek C/N w otrzymanej mieszance kompostowej. Badane zużyte podłoże popieczarkowe charakteryzowało się niższą zawartością wody oraz materii organicznej, niższym stosunkiem C/N oraz niższą wytrzymałością mechaniczną w porównaniu do innych materiałów pomocniczych stosowanych w kompostowaniu komunalnych osadów ściekowych (takich jak słoma zbożowa czy ścinki drzewne). Dodatek zużytego podłoża popieczarkowego do osadów ściekowych (udział w mieszance OŚ:ZPP wynosił do 1:6) nie pozwolił na uzyskanie zalecanych wartości zawartości wody, stosunku C/N i porowatości powietrznej w pryzmie o wysokości 2 m. Z tego względu badane zużyte podłoże popieczarkowe okazało się nieprzydatne jako materiał strukturotwórczy wykorzystywany do przygotowania mieszanek kompostowych z osadów ściekowych. Jednakże zużyte podłoże popieczarkowe może być wykorzystane jako materiał pomocniczy w kompostowaniu innych odpadów biodegradowalnych, które charakteryzują się niższą zawartością wody, wyższym stosunkiem C/N i korzystniejszą strukturą, lub też w kompostowaniu osadów ściekowych wspólnie z innymi materiałami pomocniczymi (np. słomą) użytymi w mniejszej ilości.

Słowa kluczowe

EN

spent mushroom substrate; bulking agents; composting; municipal sewage sludge

PL

podłoże popieczarkowe; materiał strukturalny; kompostowanie; komunalne osady ściekowe

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 21, nr 1
• Strony: 29--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., wykr.

Twórcy

autor

Malińska K.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Infrastructure and Environment Institute of Environmental Engineering Brzeźnicka 60a, 42-201 Częstochowa

autor

Czekała W.

• Poznań University of Life Sciences, Institute of Biosystems Engineering Wojska Polskiego 50, 60-627 Poznań

autor

Janczak D.

• Poznań University of Life Sciences, Institute of Biosystems Engineering Wojska Polskiego 50, 60-627 Poznań

autor

Dach J.

• Poznań University of Life Sciences, Institute of Biosystems Engineering Wojska Polskiego 50, 60-627 Poznań

autor

Mazurkiewicz J.

• Poznań University of Life Sciences, Institute of Biosystems Engineering Wojska Polskiego 50, 60-627 Poznań

autor

Dróżdż D.

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Infrastructure and Environment Institute of Environmental Engineering Brzeźnicka 60a, 42-201 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Malińska K., Zabochnicka-Świątek M., Selection of bulking agents for composting of sewage sludge, Environ. Prot. Eng. 2013, 39, 91-103.
• [2] Stylianou M.A., Inglezakis V.J., Moustakes K.G., Loizidou M.D., Improvement of the quality of sewage sludge compost by adding natural clinoptilolite, Desalination 2008, 224, 240-249.
• [3] Czekała W., Dach J., Dong R., Janczak D., Malińska K., Jóźwiakowski K., Smurzyńska A., Cieślik M., Composting potential of solid fraction of digested pulp produced by a biogas plant, Biosyst. Eng. 2017, 160, 25-29
• [4] Phan C-W., Sabaratnam V., Potential uses of spent mushroom substrate and its associated lignocellulosic enzymes, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2012, 96, 863-873.
• [5] Viaene J., Rubens B., Willenkens K., Van Waes C., De Neve S., Vandecasteele B., Potential of chopped heath biomass and spent growth media to replace wood chips as bulking agent for composting high N-containing residues, J. Environ. Manage. 2017, 197, 338-350.
• [6] Luo X., Yuan X., Wang S., Sun F, Hou Z., Hu Q., Zhai L., Cui Z., Zou Y., Methane production and characteristics of the microbial community in the co-digestion of spent mushroom substrate with dairy manure, Bioresour. Technol. 2018, 250, 611-620.
• [7] Lou Z., Sun Y., Zhou X., Baig S.A., Hu B., Xu X., Composition variability of spent mushroom substrates during continuous cultivation, composting process and their effects on mineral nitrogen transformation in soil, Geoderma 2017, 307, 30-37.
• [8] Sewu D.D., Boakye P., Jung H., Woo S.H., Synergistic dye adsorption by biochar from co-pyrolysis of spent mushroom substrate and Saccharina japonica, Bioresour. Technol. 2017, 244, 1142-1149.
• [9] González-Marcos A., Alba-Elías F., Martínez-de-Pisón F.J., Alfonso-Cendón J., Castejón-Limas M., Composting of spent mushroom substrate and winery sludge, Compost Sci. Util. 2015, 23(1), 58-65.
• [10] Meng L., Li W., Zhang S., Wu C., Lv L., Feasibility of co-composting of sewage sludge, spent mushroom substrate and wheat straw, Bioresour. Technol. 2017, 226, 39-45.
• [11] Meng L., Zhang S., Gong H., Zhang X., Wu C., Li W., Improving sewage sludge composting by addition of spent mushroom substrate and sucrose, Bioresour. Technol. 2018, 256, 197-203.
• [12] Malińska K., Biowęgiel odpowiedzią na aktualne problemy ochrony środowiska, Inż. Ochr. Środ. 2012, 15(2), 155-167 (in Polish).
• [13] Ahn H.K., Richard T.L., Glanville T.D., Laboratory determination of compost physical parameters for modeling of airflow characteristics, Waste Manage. 2008, 28(3), 660-670.
• [14] Becher M., Skład chemiczny podłoża po uprawie pieczarki jako odpadowego materiału organicznego, Ekonomia i Środowisko 2013, 4(47), 207-213 (in Polish).
• [15] Awasthi M.K., Wang Q., Ren Z., Zhao J., Huang H., Awasthi S.K., Lahori A.H., Li R., Zhou L., Zhang Z., Role of biochar amendment in mitigation of nitrogen loss and greenhouse gas emission during sewage sludge composting, Bioresour. Technol. 2016, 219, 270-280.
• [16] Neugebauer M., Sołowiej P., The use of green waste to overcome the difficulty in small-scale composting of organic household waste, J. Clean Prod. 2017, 156, 865-875.
• [17] Czekała W., Dach J., Janczak D., Smurzyńska A., Kwiatkowska A., Kozłowski K., Influence of maize straw content with sewage sludge on composting process. Journal of Water and Land Development 2016, 30, 43-49.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).