Wpływ stopnia dezintegracji osadów ściekowych poddanych alkalicznej modyfikacji na wartość jednostkowej produkcji biogazu

• Autorzy: Zawieja I. , Wolny L.

Warianty tytułu

EN

Influence of disintegration degree of sewage sludge after alkaline modification on the unit biogas yield value

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Osady nadmierne wykazują niską podatność na proces biochemicznego rozkładu w warunkach beztlenowych. Jedną z metod modyfikacji osadów, prowadzącą do zwiększenia stopnia ich mineralizacji, jest alkaliczna dezintegracja, warunkująca intensyfikację fazy hydrolitycznej stabilizacji beztlenowej oraz efektywność kolejnych faz procesu. Celem przeprowadzonych badań było określenie zależności pomiędzy uzyskaną wartością stopnia dezintegracji osadów a otrzymaną jednostkową produkcją biogazu odnotowaną podczas stabilizacji beztlenowej osadów nadmiernych poddanych alkalicznej modyfikacji. Proces fermentacji metanowej prowadzony był w skali laboratoryjnej w warunkach mezofilowych w komorze fermentacyjnej amerykańskiej firmy Applicon o objętości czynnej wynoszącej 5 l. 28-dobowemu procesowi biochemicznego rozkładu w warunkach beztlenowych poddano niekondycjonowane osady nadmierne oraz osady poddane procesowi alkalicznej modyfikacji. Dezintegracja osadów metodą chemiczną prowadzona była w kolbach laboratoryjnych zabezpieczonych przed dostępem powietrza rurką manometryczną o objętości czynnej 0,5 dm³ . W badaniach zastosowano jako reagent wodorotlenek sodu, występujący w formie granulowanej, w zakresie dawek 0,1÷1,0 g NaOH/g s.m.org. Ze względu na uwarunkowania procesowe stabilizacji beztlenowej, jak również wartość otrzymanego stopnia dezintegracji, do dalszych badań wybrano dawki 0,1 oraz 0,6 g NaOH/g s.m.org. W wyniku poddania osadów alkalicznej dezintegracji odnotowano, w odniesieniu do stabilizacji beztlenowej osadów niepreparowanych, znaczny wzrost efektywności procesu korelujący z odnotowanym zwiększeniem stopnia dezintegracji osadów preparowanych badaną metodą.

EN

Excess sludge has low susceptibility to biochemical decomposition in the anaerobic conditions. One of the sludge structure modification methods, leading to increase of mineralization degree is alkaline disintegration. Intervention in the structure of sludge through initial conditioning affects not only intensification of fermentation process but also its hydraulic parameters. The aim of investigation was determination of dependences between obtained value of sludge disintegration degree and elementary value of biogas output, which was noted during anaerobic stabilization of excess sludge after alkaline modification. Process of methane fermentation was conducted in the laboratory scale in mesophilic conditions in the fermentation chamber Applicon of active volume 5 l. 25 days of biochemical disintegration process in the anaerobic conditions was applied to unconditioned excess sludge and sludge after alkaline modification. Sludge disintegration with chemical method was led in laboratory flasks with the manometric tube of value 0.5 dm³ . In the investigations as the reagent was used sodium hydroxide in the granulate form, in the doses range of 0.2÷1.0 g NaOH/g VSS. To the further tests the dose of 0.1 and 0.6 g NaOH/g VSS was selected in view of anaerobic stabilization processing conditions and also the value of disintegration degree which was obtained. As the result of this way of sludge treatment it was observed the increase of anaerobic stabilization process efficiency in comparison to the anaerobic stabilization of unprepared sludge. The most effective dose of the reagent used during alkaline disintegration of excess sludge was 0.6 g NaOH/g VSS, yielding about 59% of disintegration degree of sludge. The smallest degree of disintegration of 15% was noted for the chemical modification of the treated sludge in a dose of 0.1 g NaOH/g VSS. As a result of disintegration of excess sludge by a chemical method using a dose of 0.1 and 0.6 g NaOH/g VSS observed with respect to the anaerobic stabilization of excess sludge respectively about 22 and the 37% increase in the digested degree of sludge, noting for the untreated sludge value of unit biogas yield of 0.08 dm³/g VSS, while for sludge of chemically modified 0.17 and 0.37 dm³/g VSS.

Słowa kluczowe

PL

osady nadmierne; stopień dezintegracji; alkaliczna dezintegracja; stabilizacja beztlenowa; biogaz

EN

excess sludge; disintegration degree; alkaline disintegration; anaerobic stabilization; biogas

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 17, nr 3
• Strony: 503--512
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Zawieja I.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

autor

Wolny L.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Bień J., Matysiak B., Wystalska K., Stabilizacja i odwadnianie osadów ściekowych, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1999.
• [2] Szparkowska I., Wykorzystanie biogazu jako niekonwencjonalnego źródła energii na obszarze Polski, EkoTechnika 2004, 1, 29, 2-5.
• [3] Sadecka Z., Myszograj S., Wykorzystanie osadów ściekowych do produkcji energii (na przykładzie oczyszczalni ścieków Gubin-Guben), XIV Konferencja Naukowo-Techniczna Aktualne problemy gospodarki wodno-ściekowej, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2004, 78-84.
• [4] Buraczewski G., Bartoszek B., Biogaz - wytwarzanie i wykorzystanie, PWN, Warszawa 1990.
• [5] Bień J., Wykorzystanie osadów ściekowych - techniczne i prawne uwarunkowania, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 1996.
• [6] Fukas-Płonka Ł., Zielewicz-Madej E., Stabilizacja osadów nadmiernych w procesie fermentacji metanowej, Inż. i Ochr. Środ. 2000, 3, 1-2, 37-48.
• [7] Marcinkowski T., Alkaliczna stabilizacja komunalnych osadów ściekowych, Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2004.
• [8] Neczaj E., Madeła M., Krzemińska D., Application of Advanced Oxidation Processes (AOPs) for the treatment of food industrial wastewater, ASSM 2012, 4th International Conference on Advances in Sustainable Sewage Sludge Management, Book of Extended Abstracts, Szczyrk, 3-5 December 2012.
• [9] Olesiak P., Stępniak L., Wpływ twardości wody i pH roztworów na efektywność sonosorpcji substancji humusowych na węglu aktywnym, Inż. i Ochr. Środ. 2013, 16, 3, 405-515.
• [10] Villee C.A., Solomon E.P., Martin D.W., Berg L.R., Biologia, Oficyna Wydawnicza Multico, Warszawa 2000.
• [11] Kaugh R.T., Compost Engineering. Principles and Practice, Ann Arbor Science Publishers, Inc., Michigan 1980.
• [12] Wolski P., Wolny L., Wpływ dezintegracji i fermentacji na podatność osadów ściekowych do odwadniania, Rocznik Ochrona Środowiska 2011, 13, 2, 1697-1706.
• [13] Zawieja I., Wolski P., Effect of hybrid method of excess sludge disintegration on the increase of their biodegradability, Environ. Prot. Eng. 2013, 39, 2, 153-165.
• [14] Nah I.W., Kang Y.W., Hwang K.Y., Song W.K., Mechanical pretreatment of waste activated sludge for anaerobic digestion process, Water Res. 2000, 34, 2362-2368.
• [15] Pinnekamp J., Effects of thermal pre-treatment of sewage sludge on anaerobic digestion, Wat. Sci. Technol. 1989, 21, 97-108.
• [16] Lin J.-G., Chang C.-N., Chang S.-C., Enhancement of anaerobic digestion of waste activated sludge by alkaline solubilization, Biores. Technol. 1997, 62, 85-90.
• [17] Mukherjee S.R., Levine A.D., Chemical solubilization of particulate organic as a pretreatment approach, Wat. Sci. Technol. 1992, 26, 9-11, 2289-2292.