Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of Initial Alkalinity of Lignocellulosic Waste on Their Enzymatic Degradation

Wołczyński M., Janosz-Rajczyk M.

Archives of Environmental Protection

|

2014

|

Vol. 40, no. 2

103--113

EN

The presented results of research on the effectiveness of enzymatic hydrolysis of lignocellulosic waste, depending on their initial depolymerisation in alkaline medium were considered in the context of the possibility of their further use in the fermentation media focused on the recovery of energy in the form of molecular hydrogen. The aim of this study was to determine the appropriate dose and concentration of a chemical reagent, whose efficiency would be high enough to cause decomposition of the complex, but without an excessive production of by-products which could adversely affect the progress and effectiveness of the enzymatic hydrolysis and fermentation. The effect of treatment on physical-chemical changes of homogenates’ properties such as pH, COD, the concentration of monosaccharide and total sugars and the concentration of total suspended solids and volatile suspended solids was determined. The enzymatic decomposition of lignocellulosic complex was repeatedly more efficient if the sample homogenates were subjected to an initial exposure to NaOH. The degree of conversion of complex sugars into simple sugars during enzymatic hydrolysis of homogenates pre-alkalized to pH 11.5 and 12.0 was 83.3 and 84.2% respectively, which should be sufficient for efficient hydrogen fermentation process.

PL

Przedstawiane wyniki badań nad efektywnością hydrolizy enzymatycznej odpadów lignocelulozowych w zależności od ich wstępnej depolimeryzacji w środowisku alkalicznym rozpatrywano w kontekście możliwości ich dalszego wykorzystania w procesie fermentacji, ukierunkowanej na odzysk nośnika energii w postaci wodoru cząsteczkowego. Celem badań było ustalenie odpowiedniej dawki i stężenia reagenta chemicznego, którego skuteczność byłaby na tyle duża by powodować dekompozycję kompleksu bez nadmiernego wytwarzania produktów ubocznych, mogących niekorzystnie wpływać na przebieg i efektywność hydrolizy enzymatycznej oraz samej fermentacji. Określano wpływ obróbki fi zyczno-chemicznej na zmiany takich właściwości homogenatów jak pH, ChZT, stężenie monosacharydów i cukrów ogólnych oraz stężenie zawiesin ogólnych i organicznych. Proces enzymatycznego rozkładu kompleksu lignocelulozowego był wielokrotnie efektywniejszy w przypadku, gdy próbki homogenatów poddawano wstępnej ekspozycji na działanie NaOH. Stopień konwersji cukrów złożonych do cukrów prostych podczas enzymolizy homogenatów wstępnie alkalizowanych do pH 11,5 i 12,0 wynosił odpowiednio 83,3 i 84,2 %.

2

Biologiczne otrzymywanie wodoru z odpadów papierniczych modyfikowanych metodami chemiczno-fizycznymi

Wołczyński M., Janosz-Rajczyk M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2010

|

T. 13, nr 3

151-172

PL

Badania dotyczyły możliwości otrzymywania wodoru z osadów pochodzących z zakładu papierniczego. Z uwagi na polimerową budowę osady poddawano wstępnej modyfikacji chemiczno-fizycznej obejmującej utlenianie H2O2 i ekspozycję w polu ultradźwiękowym. Fermentację wodorową prowadzono dla substratów, w których wykazano największy przyrost cukrów prostych i ChZT w cieczach osadowych oraz ubytek zawiesin organicznych. Badania wykazały dużą odporność osadów na zastosowaną modyfikację. Uzyskano mały przyrost monosacharydów i niską skuteczność w przetwarzaniu zawiesin. Jednakże wykazano też, że podczas fermentacji modyfikowanych osadów z substratem glukozowym uzyskiwano ponad 3,5-krotny wzrost produkcji wodoru w odniesieniu do fermentacji samego substratu glukozowego.

EN

This article presents studies concerning a possibility of hydrogen obtaining from sewage sludge coming from paper industry. Due to its polymeric composition, the sludge was initially subjected to chemical and physical modification, including H2O2 hydrolysis and ultrasonic field exposure. Hydrogen fermentation was conducted for substrates which showed the highest increase of COD and simple sugars in sludge liquid and suspended organic matter loss. The studies have shown substantial resistance of the sludge to the applied modification, expressed by little monosaccharide increase and low efficiency of sludge liquidation. However, it was also proved that during hydrogen fermentation of the modified substrates, over 3.5 times greater increase of hydrogen production was obtained in comparison to the reference samples.

3

Wpływ kondycjonowania osadów ściekowych kwasem nadoctowym na zmiany ich właściwości fizyczno-chemicznych

Wołczyński M., Wiśniowska E., Janosz-Rajczyk M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2009

|

T. 12, nr 1

51-63

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu kwasu nadoctowego na przebieg stabilizacji tlenowej osadów ściekowych (mieszanina 1:1, v/v osadu nadmiernego i surowego). Stabilizację tlenową prowadzono w skali laboratoryjnej, w trzech reaktorach o objętości 12 dm3. Do osadu w reaktorze kontrolnym (R1) nie wprowadzano kwasu nadoctowego. Do reaktora R2 wprowadzono 2 cm3 CH3COOOH/dm3 osadów na początku stabilizacji, a następnie po 6 dniach dodatkowo 1, a po 11 dniach 0,5 cm3 CH3COOOH. Do reaktora R3 wprowadzono jednorazowo 20 cm3 CH3COOOH przed rozpoczęciem stabilizacji osadów. Proces stabilizacji tlenowej prowadzono przez 21 dni. Zawartość reaktorów była mieszana za pomocą powietrza doprowadzanego przez dyfuzory umieszczone na dnie reaktorów. Wprowadzane powietrze służyło równocześnie za źródło tlenu do procesu stabilizacji. Stężenie tlenu rozpuszczonego utrzymywano na poziomie 2 mg/dm3. Proces prowadzono w temperaturze pokojowej (21 ± 1 ° C). W celu przebiegu stabilizacji w osadzie lub cieczy nadosadowej oznaczano zawiesiny ogólne i organiczne, indeks Mohlmanna, czas ssania kapilarnego, pH oraz ChZT. Przeprowadzone badania pozwoliły stwierdzić, że wprowadzanie CH3COOOH do osadów stabilizowanych tlenowo spowalniało przebieg procesu w porównaniu z próbką kontrolną. Dodanie kwasu nadoctowego pogarszało również podatność osadów na odwadnianie. W cieczy nadosadowej osadu, do którego wprowadzono 20 cm3 CH3COOOH, zaobserwowano znaczący wzrost ChZT. Zmiany we właściwościach fizyczno-chemicznych osadów stabilizowanych chemicznie pozwalają stwierdzić, że kwas nadoctowy powodował utlenienie części zawiesin organicznych osadów przy równoczesnej inaktywacji mikroorganizmów osadu.

EN

The study presents the results of investigations on aerobic digestion of excess and raw sludge mixture (1:1, v/v) in the presence of peracetic acid (PAA). Aerobic digestion of the sludge was performed in laboratory scale, in three bath reactors (12 L volume each). To the first (blank) reactor (R1) no oxidant was introduced. To the second one (R2) 2, 1 and 0.5 mL of CH3COOOH were added at the beginning of stabilization, after 6 and 11 days, respectively. To the third reactor (R3) 20 mL of CH3COOOH was added before aerobic digestion. Digestion was continued for 21 days. Content of all reactors was mixed and aerated with air introduced in the bottom of the reactor through diffusers. Dissolved oxygen concentration was set at 2 mg.L-1. Process was performed at temperature 20 ± 1 ° C. Total suspended solids (TSS), volatile suspended solids (VSS), sludge volume index (SVI), capillary suction time (CST), pH and chemical oxygen demand (COD) were analysed in the sludge to monitor the progress of stabilization process. It can be concluded that application of peracetic acid didn't improve the aerobic digestion compared to classical process (blank reactor). Peracetic acid application worsens dewatering properties of the sludge. Significant increase of COD value in supernatant was also observed when 20 mL of CH3COOOH was added. Application of CH3COOOH caused oxidation of the part of organic solids in the sludge and inactivation of microorganisms.

4

Wykorzystanie nadtlenku wodoru do pozyskiwania podłoża hodowlanego z osadów ściekowych

Wołczyński M., Janosz-Rajczyk M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2008

|

T. 11, nr 3

375-386

PL

Biologiczna produkcja wodoru w procesie fermentacji bez udziału światła jest jedną z bardziej atrakcyjnych metod pozyskiwania tego paliwa. Problemy związane z tą metodą są szeroko opisywane przez krajowych i zagranicznych badaczy. Kluczowym zagadnieniem jest opracowanie metody pozyskania z materiałów odpadowych odpowiedniego podłoża hodowlanego dla bakterii. Na ten temat stosunkowo mało jest doniesień naukowych. Zasadne wydaje się podjęcie badań w celu opracowania metody otrzymywania podłoża hodowlanego z substratu będącego produktem odpadowym. Celem pracy jest określenie dawki silnego utleniacza chemicznego (H2O2) do pozyskania płynnego substratu organicznego. Badania obejmowały rozpoznanie właściwości fizyczno-chemicznych osadów ściekowych pochodzących z oczyszczalni ścieków bytowych, przeprowadzenie dwugodzinnej hydrolizy z udziałem wzrastających dawek utleniacza, wyznaczenie optymalnego czasu kontaktu nadtlenku wodoru z substratem, określenie składu pozyskanych produktów hydrolizy, takich jak: substancje redukujące płyn Fehlinga, lotne kwasy tłuszczowe oraz ogólna zawartość rozpuszczonych i nierozpuszczonych substancji organicznych. Badania pozwoliły na określenie parametrów, dla których wykorzystanie nadtlenku wodoru do pozyskiwania monosacharydów ze stabilizowanych tlenowo osadów ściekowych zachodzi najefektywniej. Dokonano oceny możliwości wykorzystania tak otrzymanego substratu organicznego jako podłoża dla bakterii produkujących wodór w procesie fermentacji beztlenowej.

EN

Biological hydrogen generation in dark fermentation is one of the most promising technologies of this fuel production. The researchers have widely discussed the advantages and disadvantages of this process. The key problem was identified as a development of the effective method of fermentation bacteria medium attainment. Until now, this subject was rarely investigated by scientists, therefore investigations on hydrogen fermentation maintenance medium is of great interest. The aim of the study was to investigate the most effective dose of strong, chemical oxidant (H2O2) for generation of fluid monosacharide medium from sewage sludge. The sludge was sampled from a domestic wastewater treatment plant. The samples were homogenized and analysed for selected physicochemical properties. Next, the samples were hydrolysed for 2 hours with increasing doses of the oxidant. Reaction kinetics and composition of chemically stabilized medium were analysed (substances reduce Fehling solution, volatile fatty acids, dissolved and insoluble organic matter). The parameters allowing to obtain the most effective production of monosaccharides were set.

5

Perspektywy wykorzystania produktów hydrolizy osadów ściekowych

Wołczyński M., Wiśniowska E., Janosz-Rajczyk M.

Ochrona Powietrza i Problemy Odpadów

|

2007

|

Vol. 41 nr 1

29-39

PL

W Polsce, na dzień dzisiejszy, 40% ustabilizowanych i odwodnionych osadów ściekowych składowanych jest na składowiskach odpadów komunalnych. Z kolei 10% tychże osadów umieszczana jest na terenach oczyszczalni ścieków specjalnie do tego celu wyznaczonych. Biorąc pod uwagę tendencje dostosowywania polskich przepisów do zaleceń i wymagań Unii Europejskiej, które zakładają obniżenie ilości odpadów kierowanych na składowiska do 35% aktualnej depozycji oraz zakaz składowania odpadów o zawartości powyżej 5% substancji organicznych, należy wnioskować, iż składowanie osadów ściekowych zostanie w najbliższej przyszłości praktycznie wyeliminowane jako metoda zagospodarowania. Proponuje się projekt dotyczący badań nad pozyskaniem w procesie hydrolizy podłoża organicznego z ustabilizowanych osadów ściekowych komunalnych lub/i nieustabilizowanych osadów organicznych pochodzących przykładowo z przemysłu celulozowo-papierniczego. Zakłada się, że tak pozyskane podłoże będzie stanowiło dogodny substrat dla rozwoju bakterii produkujących wodór. Uważa się za możliwy do przeprowadzenia rozkład polimerów organicznych, które nie uległy biodegradacji podczas procesu stabilizacji osadów, pod wpływem silnych utleniaczy chemicznych. Taka perspektywa wykorzystania produktów hydrolizy osadów ściekowych jest atrakcyjna z punktu widzenia gospodarki odpadami oraz gospodarki energetycznej. Badania nad pozyskaniem wodoru z niekonwencjonalnych źródeł energii, jak odpady organiczne, są prowadzone na całym świecie na skalę laboratoryjną. Jednak jak dotąd nie ma informacji, że proces opanowano w takim stopniu, iż można go stosować w skali technicznej. Brak jest również jednoznacznych wskazówek sposobu pozyskiwania podłoża organicznego dla bakterii produkujących wodór jako produktu hydrolizy z osadów ściekowych. Praca zawiera przegląd literaturowy oraz wyniki badań własnych dotyczące możliwości pozyskania podłoża organicznego z odpadów organicznych.

EN

Presently, about 40% of stabilized and dewatered sewage sludge is dumped at municipal landfill sites in Poland, while other 10% is disposed at special sites within the wastewater treatment plants. Taking into account the adoption of Polish regulations to the recommendations and requirements of the EU Directives which indicate reduction of waste disposed at landfills by 35% of the present volume alongside with a ban of waste disposal with organic content above 5%, it should be concluded that sewage sludge dumping at landfills will be soon practically eliminated as a disposal alternative. The aim of the presented study was to evaluate the potential of acquiring an organic substratum from stabilized municipal sewage sludge or/and from other not stabilized sediments (e.g. from pulp and paper industry). Strong chemical oxidants could be used for this purpose to avoid biodegradation processes. The organic substratum could be utilized for growing hydrogen producing bacteria. The method described seems a promising alternative to the conventional methods of wastes utilization. The experiments on hydrogen production from unconventional energy sources e.g. organic waste have been performed worldwide on laboratory scale. However, there was no communication that the process had been elaborated in a way enabling its full scale application. There was also no clear evidence on the method of obtaining an organic substratum for bacteria producing hydrogen as an outcome of sewage sludge hydrolysis. The paper presents literature data and the results of own investigations of organic substratum acquisition from organic wastes.