Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Oczyszczalnia ścieków niezależna energetycznie

Kowalski Piotr

Forum Eksploatatora

|

2023

|

Nr 1 (122)

40-43

PL

Od lat trwają dyskusje, czy oczyszczalnie ścieków mogą być energetycznie samowystarczalne? Oczyszczalnia w Iławie udowadnia, że jest to możliwe.

2

Possibilities of Leachate Co-Treatment Originating from Biogas Production in the Deammonification Process

Majtacz Joanna, Grubba Dominika, Kowal Przemysław, Czerwionka Krzysztof

Journal of Ecological Engineering

|

2020

|

Vol. 21, nr 1

14--19

EN

In the methane fermentation process, sewage sludge is the single substrate or serves as a co-substrate with the addition of various waste products. After the treatment stable digestate is obtained, which consists of two phases solid and liquid. Liquid phase, called as a leachate, due to the high content of nutrients must be treated before they are discharged into the final receiver. Physical and chemical methods of leachate treatment are usually expensive and difficult to maintain. Application of biological methods seems to be promising in such applications, however number of papers focused on such issue is limited. The aim of the presented study was to determine the treatment possibility of leachate generated during co-fermentation of agricultural products (bovine slurry) and excessive activated sludge in the deammonification process. During the experiment dewatered digestate from the mesophilic co-fermentation of bovine slurry and excessive active sludge, were co-treated with synthetic wastewater in a 1:3 weight ratio in the sequencing bath reactor. In the final test period, the Superfloc C494VP polyelectrolyte (from Kemira) was dosed into the leachate in order to enhance solids removal. AUR, NPR and AA were calculated to evaluate the deammonification process. It turns out that it is possible to co-treat leachate from biogas plants in C/N ratio no more than 1. The test also noted that a better oxidation effect of NH4 N was noted by adding polyelectrolyte to leachate. On the other hand, this negatively affected the viscosity of the granules and their sticking.

3

Methane fermentation of poultry manure — shortcomings and advantages of the technology: fermentation or co-fermentation?

Sakiewicz P., Cebula J., Piotrowski K., Bohdziewicz J.

Eco-Energetics : technologies, environment, law and economy

|

2019

|

T. 2

97--104

EN

Overcoming of technological barriers in methane fermentation of substrates including poultry manure derived from poultry-breeding industry is regarded as one of strategic trends in biogas-technology development. The essential limitations and possibilities of such substrates for biogas production is presented here. It should be emphasized, that biogas production based on poultry manure from industrial-scale farms is effective solution of important ecological problem with simultaneous production of green energy and efficient solution of odours emission from the poultry breeding farm. Methane co-fermentation of post-processed bedding premixed with poultry manure solves, at least partly, problem of correct C/N ratio in the substrate mixture.

4

Water and sewage sludge co-digestion : characteristic of the process and its possible applications

Górka Justyna Łucja, Cimochowicz-Rybicka Małgorzata

Archives of Environmental Protection

|

2019

|

Vol. 45, no. 1

84--91

EN

The article describes problems related to intensification of energy production at a sewage treatment plant. The authors analyze anaerobic co-digestion of sludge from a water treatment plant and sewage treatment plant. The authors proposed a methodology of the research and analyzed the preliminary results, which showed that co-digestion of sewage and water sludge enhanced biogas production. The authors hope that the results of the study will provide a basis for development of methodology for sludge control and disposal.

PL

Badania zaprezentowane w niniejszej publikacji, prowadziły do określenia możliwości wykorzystania osadów z uzdatniania wody jako substrat w procesie fermentacji metanowej osadów ściekowych. Autorzy zaproponowali metodologię badań i przeanalizowali wstępne wyniki, które wykazały, że dodanie osadów z uzdatniania wody do osadów ściekowych spowodowało zwiększoną produkcję biogazu. Zaproponowana technologia stanowi zintegrowany system gospodarki komunalnej, oparty na współpracy dwóch przedsiębiorstw: oczyszczalni ścieków i stacji uzdatniania, działających w systemie gospodarki cyrkulacyjnej. Rezultatem takiego rozwiązania są korzyści w zakresie odzysku biogazu, możliwego do wykorzystania w procesie kogeneracji.

5

Oczyszczalnia ścieków komunalnych elementem gospodarki obiegu zamkniętego

Karło A., Gieleciak Z.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2018

|

Nr 5

178--180

PL

Transformacja tradycyjnej gospodarki liniowej na gospodarkę o obiegu zamkniętym wynika z konieczności zmiany podejścia do zasobów naturalnych, wtórnych oraz odpadów. Biogospodarka, której istotnym elementem będzie w przyszłości także branża wodno-ściekowa, jest jedną z podstawowych składowych tej transformacji. Oczyszczalnie ścieków komunalnych są bardzo dobrym przykładem obiektów, w których założenia modelu GOZ mogą być efektywnie wdrażane - przede wszystkim poprzez odzysk energii, surowców wtórnych, a także naturalnych. Przykładem obiektu, w którym założenia te wprowadzane są od lat, przyczyniając się do uzyskiwania bardzo dobrych wskaźników ekonomicznych i ekologicznych, jest oczyszczalnia ścieków Tychy-Urbanowice. Prowadzona w pełnej skali kofermentacja odpadów i osadów ściekowych, odzysk ścieków oczyszczonych, nutrientów oraz energii, a także działalność badawcza, umożliwiająca testowanie nowych substratów energetycznych w skali laboratoryjnej oraz nowych, innowacyjnych rozwiązań technologicznych w skali pilotażowej, w pełni wpisują się w model gospodarki cyrkulacyjnej i rozwój zrównoważony.

EN

Transformation from linear to circular economy is in the result of a change in perception of natural resources, recycled materials and wastes. Bioeconomy and its relevant component - water and sewage industry, will be in the future one of the main elements of this transformation. Wastewater treatment plants are a good example of field in which assumptions of this model can be effectively implemented - mainly through energy and resources recovery. Wastewater treatment plant in Tychy-Urbanowice is an example of plant in which these assumptions are sucesfully implemented over the years and which contributed to achieve high values of economic and ecological indicators. Cofermentation of wastes and sewage sludge, treated wastewater reuse, nutrients and energy reuse, research and testing of new, innovative technologies in pilot scale are fully in line with the circular economy and sustainable evelopment.

6

Comparison of parameters co-fermentation process of municipal sewage sludge with excess sewage sludge from treated coking wastewater

Macherzyński B., Włodarczyk-Makuła M., Ładyga E., Pękała W.

Technical Transactions

|

2017

|

Vol. 4(114)

155--163

EN

The study presents results concerning changes of physicochemical properties and biogas production during the co-digestion process. The sample constituted a mixture of raw and excess sludge that was inoculated and fermented. The sample is the abovementioned mixture with an addition of excess sewage. In the assumed test, the conditions of technological parameters of sewage sludge fermentation and its mixtures with sewage sludge coke did not differ from each other by more than 25% Therefore, excess sewage sludge from treated coking wastewater can be neutralized in the process of fermentation along with municipal sewage sludge provided a constant quality-quantitative control of sewage sludge and procedural parameters.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące zmian właściwości fizyczno-chemicznych oraz produkcji biogazu podczas procesu kofermentacji. Próbkę kontrolną stanowiły osady komunalne zaszczepione przefermentowanymi. Próbka badana to mieszanina komunalnych z dodatkiem nadmiernych osadów koksowniczych. W przyjętych warunkach badań wartości parametrów technologicznych fermentacji osadów komunalnych oraz ich mieszaniny z osadami koksowniczymi nie różniły się od siebie więcej niż o 25%. Zatem osady koksownicze mogą być unieszkodliwiane w procesie fermentacji wraz z osadami komunalnymi pod warunkiem stałej kontroli jakościowo-ilościowej osadów i parametrów technologicznych.

7

Stymulacja rozkładu 3-pierścieniowych WWA podczas fermentacji osadów ściekowych

Włodarczyk-Makuła M., Macherzyński B.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2017

|

Tom 19

451--464

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań kofermentacji osadów wydzielonych ze ścieków miejskich i ze ścieków koksowniczych. Proces fermentacji prowadzono w temperaturze 37°C, w szklanych bioreaktorach. Fermentację prowadzono w dwóch próbach: jedną stanowiły osady osady komunalne (mieszanina osadów wstępnych, nadmiernych oraz inokulum), drugą – mieszanina osadów komunalnych (jak wyżej) z dodatkiem osadów koksowniczych w ilości stanowiącej 5% objętościowo. Oznaczanie WWA było prowadzone równolegle dwukrotnie w osadach ściekowych i w cieczach nadosadowych: przed procesem fermentacji oraz po jego zakończeniu. Oznaczono ilościowo takie WWA jak: naftalen, acenaftylen, acenaften, fluoren, fenantren, antracen, fluoranten, piren, benzo(a)antracen oraz chryzen z wykorzystaniem chromatografu gazowego z detektorem masowym. Na podstawie stężeń WWA w przeliczeniu na suchą masę osadów, zawartości suchej masy oraz stężenia w cieczy nadosadowej i jej objętości wyznaczono ilości WWA w jednostkowej objętości osadów. W osadach komunalnych zawartość małocząsteczkowych (2-, 3- i 4-pierścieniowych) WWA przed procesem fermentacji w jednostce objętości osadów była na poziomie 1162 μg l, natomiast po procesie fermentacji wynosiła 302 μg. W cieczach nadosadowych odnotowano wzrost 10 WWA do wartości 1,8 μg, podczas gdy w fazie stałej, spadek wartości wyniósł 74%. W przypadku mieszaniny osadów, w której 5% objętości stanowiły osady koksownicze, całkowita zawartość WWA w fazie stałej po procesie fermentacji była mniejsza od początkowej o 73%. W tym samym czasie w fazie ciekłej odnotowano wzrost ilości WWA. Całkowita zawartość WWA w obu fazach (osadach i cieczach) wynosiła przed procesem fermentacji 51 μg, natomiast po procesie – 17 μg. Dodatek osadów koksowniczych wpływał stymulująco na degradację naftalenu i 3-pierścieniowych WWA.

EN

The paper presents the results of co-digestion of municipal and coke sewage sludge. The fermentation process was carried out at 37°C, in glass bioreactors in the dark. Fermentation research was carried out for two mixtures. The first one was municipal sewage sludge (a mixture of preliminary sewage sludge, excess sewage sludge and inoculum), and the second – a mixture of municipal sewage sludge (composition as above) with the addition of coke sewage sludge in the amount of 5% by volume. Determination of PAHs was performed two times parallel in the sewage sludge and in supernatants: before fermentation and at the end of the process. Naphtalene, acenaphtylene, acenaphtene, fluorine, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, pyrene, benzo(a)anthracene and chrysene was determined using a gas chromatograph coupled with a mass detector. On the basis of designated concentrations of PAHs and dry matter content in sewage sludge amounts of these compounds in solid and liquid phase in relation to the unit volume was calculated. In municipal sewage sludge amount of low molecular weight (2-, 3- and 4-ring) PAHs before the process in sewage sludge and separated from them supernatants was 1162 μg in total, while after the stabilization process – 302 μg. In liquid phase an increase of 10 PAHs by 1,8μg was obtained, while in the solid phase – 74% decrease. In the case of the mixture fermentation, in which 5% of the volume was coke sewage sludge, the total hydrocarbon content in the solid phase after the process was less than the initial by about 73%. While in the liquid phase, reported increase in PAHs concentration during the process. The total amount of PAHs in both phases (solid and liquid) before the process was 51μg, and after fermentation process – 17 μg. The addition of coke sewage sludge stimulated decomposition of naphthalene and 3-ring of PAHs.

8

Półciągła beztlenowa kofermentacja obornika świńskiego i krowiego w produkcji biogazu

Li J., Wei L., Duan Q., Zhang G., Li S., Kong C.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 10

2145--2151

PL

Określono parametry półciągłej beztlenowej kofermentacji obornika świńskiego (OŚ) i obornika krowiego (OK) zmieszanych w 5 proporcjach masowych (OŚ/OK). W procesie wyróżniono 3 etapy: rozruch, produkcję gazu oraz zatrzymanie procesu. Dużą zawartość metanu w biogazie (ok. 64%) i małą zawartość części lotnych (ok. 34%) uzyskano dla mieszaniny o proporcji OŚ/OK 5:5. Przy proporcjach OŚ/OK 7:3 i 9:1 uzyskano dużą produktywność biogazu, odpowiednio 0,56 L/(L·d) oraz 0,63 L/(L·d). Mieszaniny OŚ/OK 1:9 i 3:7, z produktywnością gazu ok. 0,42 L/(L·d), okazały się najmniej korzystne w całym procesie. Analiza elementarna wykazała początkową zawartość węgla (27-30%), fosforu (0,7-0,8%) i żelaza (0,29-0,35%) w surowcu. Stosunek OŚ/OK 7:3 zwiększył fermentację biogazu, a akumulacja azotu i fosforu spowodowała zahamowanie fermentacji.

EN

Pig and cattle manures were mixed in mass ratio 1:9 to 9:1 and cofermented to biogas under lab. conditions (bioreactor volume 800 mL) for 47 days after addition of municipal sewage as inoculum. A high MeH content (about 64%) in biogas was reached for the ratio of manures 5:5 while high biogas productivity was obtained at the ratios 7:3 and 9:1.

9

Kofermentacja osadów ściekowych sposobem na ich zagospodarowanie oraz produkcję energii

Czekała W., Smurzyńska A., Kozłowski K., Brzoski M., Chełkowski D., Gajewska K.

Problemy Inżynierii Rolniczej

|

2017

|

R. 25, nr 1

5--14

PL

Osady ściekowe, jako produkt oczyszczania ścieków, wymagają właściwego zagospodarowania. Dotychczas powszechną metodą utylizacji osadów było składowanie. Jednak od 1 stycznia 2016 r. obowiązuje zakaz magazynowania, co w wielu wypadkach komplikuje możliwość ich bezpiecznego i racjonalnego wykorzystania. W związku z tym poszukuje się różnych rozwiązań i technologii umożliwiających bezpieczną ich utylizację. Jedną z nich jest rolnicze wykorzystanie. Zasobność osadów w składniki pokarmowe i materię organiczną sprawia, że stanowią one odpad o dużej wartości nawozowej. Jednak należy podkreślić, że obecność w osadach zanieczyszczeń mineralnych oraz biologicznych powoduje często ograniczenia w rolniczej utylizacji. W praktyce coraz częściej wykorzystuje się technologię opartą na procesie fermentacji metanowej, w której osady ściekowe pełnią rolę kosubstratu. Rozkład beztlenowy utylizowanego substratu wzbogaca mieszankę fermentacyjną w materię organiczną, ale również w mikroflorę bakteryjną niezbędną do prawidłowego przebiegu tego procesu. Ponadto wykorzystanie osadów ściekowych w biogazowniach umożliwia higienizację tego substratu, ze względu na temperaturę, w jakiej zachodzi fermentacja metanowa. Proces ten pozwala również na uzyskanie stabilnego i zasobnego w składniki pokarmowe pofermentu, który jest odpadem bezpieczniejszym w porównaniu z surowymi osadami ściekowymi oraz na uzysk energii elektrycznej i/lub cieplnej, co wpływa na dochodowość instalacji. Celem niniejszej pracy była analiza aktualnego stanu wiedzy na temat najważniejszych kierunków zagospodarowania osadów ściekowych oraz możliwości ich wykorzystania w procesie fermentacji metanowej.

EN

Waste water treatment in form of sewage sludge require proper disposal, such as storage which has been a common method so far. However, since January 1st, 2016 storage is legally forbidden, which in many cases complicates their safe and rational usage. For this reason, different technologies and solutions are being observed ensuring safe disposal. One of them is the agricultural use due to the abundance of waste in nutrients and organic matter. This makes sludge a valuable fertilizer which can be later used for agricultural purposes. However, the presence of mineral and biological pollutants often cause restrictions on agricultural utilization. More often for recycling sludge a methane fermentation technology is used, where sludge serves as a co-substrate. The recycled substrate in anaerobic fermentation is enriched by organic matter but also by microflora necessary for the proper process flow. Moreover, the use of sludge in a biogas plant allows for the substrate hygienisation, due to the temperature at which the methane fermentation takes place. This process results in achieving stable and nutritional digestate, which is safer in comparison to the raw sludge. This process will simultaneously yield electricity and/or heat, which affects the profitability of the system. However, the varied composition of sewage sludge and the presence of chemical and biological contaminants can contribute to the reduction of the plant efficiency planned. Therefore, the possibility of disposal of sewage sludge in biogas plants, requires periodic analysis. The aim of the study was to analyze current knowledge about sewage sludge management and their potential for methane fermentation.

10

Ko-fermentacja pomiotu kurzego

Sadecka Z., Suchowska-Kisielewicz M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2016

|

Tom 18, cz. 1

609--625

PL

Obok powszechnie stosowanej fermentacji metanowej osadów ściekowych, coraz większego znaczenia nabierają metody biologicznego, beztlenowego przetworzenia wielu rodzajów odpadów organicznych, zarówno stałych jak i ciekłych. O efektywności procesu oraz o ilości produkowanego biogazu decyduje charakter substratu i jego podatność na rozkład beztlenowy. Podatność substratów organicznych na biodegradację ocenia się na podstawie ilorazu C/N, który powinien dla procesu fermentacji metanowej mieścić się w zakresie od 20 do 30:1. Optymalizację składu substratów, a w szczególności: zawartości suchej masy, suchej masy organicznej, ilorazu C/N czy też stężenia inhibitorów można uzyskać stosując ko-fermentację, czyli wspólną fermentację dwóch lub więcej składników połączonych w jednorodną mieszaninę. Najczęściej spotyka się rozwiązanie, gdy jeden z substratów jest w przeważającej ilości (>50%). W miarę prowadzonych doświadczeń w skali półtechnicznej czy też technicznej zwiększa się spectrum wykorzystywanych ko-substratów. Proces ko-fermentacji wymaga wprowadzenia bilansowania składu substratów i ich wstępnego przygotowania. Jednym z substratów do biogazowni rolniczych może być pomiot kurzy. Wykorzystanie pomiotu stwarza jednak problemy eksploatacyjne. Związane jest to przede wszystkim z wysokimi stężeniami azotu amonowego oraz niekorzystnym ilorazem węgla organicznego do azotu w granicach od 2 do 14:1. Prawidłowo przebiegająca fermentacja metanowa pomiotu kurzego wymaga, więc zbilansowania ilorazu C/N przez wprowadzanie odpowiedniej ilości dodatkowych ko-substratów, bogatych w węgiel organiczny. Ko-substratami tymi mogą być: odpady szklarniowe (łęty pomidorów, ogórków), odpady rolnicze (obierki, wysłodki, melasa), biomasa w tym rośliny energetyczne (kiszonki kukurydzy, traw), frakcja organiczna odpadów komunalnych i osady ściekowe. Konkurencyjnym ko-substratem w przypadku małych biogazowni rolniczych może być podłoże popieczarkowe. W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące przebiegu procesu fermentacji pomiotu kurzego wraz z różnymi ko-substratami. Głównym celem badań było ustalenie optymalnych udziałów ko-substratów do procesu fermentacji w celu uzyskania wysokiej produkcji metanu (BMP). Głównym substratem był pomiot kurzy, a jako ko-substraty wykorzystywano: podłoże pieczarek, kiszonkę kukurydzy, słomę, trawę oraz łęty pomidorów. Udział ko-substratów we wsadzie do fermentacji pomiotu kurzego ustalano w oparciu o iloraz C/N. Substraty rozdrabniano do wymiarów < 20mm. Skład fizyczno-chemiczny oceniano na podstawie następujących parametrów: zawartość suchej masy, suchej masy organicznej, ChZT, pH, stężenia azotu Kjeldahla, azotu amonowego i fosforu. Podatność tych substratów na biodegradację beztlenową oceniano na podstawie ilorazu C/N oraz w teście BMP. Badania procesu beztlenowego rozkładu z produkcją biogazu prowadzono w reaktorach nie przepływowych o obj. 2,5 d3 w czasie 21-30 dób. Potencjał biogazowy określono dla różnego procentowego udziału pomiotu kurzego i ko-substratów. W badaniach testowano mieszaniny: pomiot kurzy + kiszonka kukurydzy, pomiot kurzy + łęty pomidorów, pomiot kurzy + słoma, pomiot kurzy + podłoże pieczarek. Wyznaczone wartości C/N dla substratów wynosiły od 12 do 169. Do zakresu optymalnego dla procesu fermentacji zbliżony był tylko iloraz C/N = 31 wyznaczony dla łęt pomidorów. Pomiot kurzy charakteryzował się wartością tego ilorazu na poziomie 12. Wyniki uzyskane dla pomiotu, trawy, kiszonki kukurydzy dobrze korespondują z wartościami C/N podawanymi w literaturze. Dla słomy stosowanej w badaniach uzyskano iloraz C/N=169 i odbiegał on od zakresu 80-100:1 podawanego w literaturze. Aby skorygować wartość ilorazu C/N do substratu podstawowego (pomiot kurzy) dodawano w różnych proporcjach inne substraty. W mieszaninach pomiot kurzy stanowił od 20 do 90%. Dla mieszaniny pomiotu kurzego z kiszonką kukurydzy uzyskano ilorazy C/N w zakresie 13-38. Iloraz C/N od 20 do 30 uzyskano dla mieszanin: 40% pomiot kurzy+ 60% kiszonka kukurydzy oraz 60% pomiot kurzy+40% kiszonka kukurydzy. Dobrym ko-substratem do pomiotu kurzego okazały się łęty pomidorów. Dla udziału łęt od 60 do 90% wartości C/N mieszaniny oscylowały w zakresie od 20 do 27. Najwyższą produkcję metanu na poziomie 320 d3/kg s.m. uzyskano dla kiszonki kukurydzy oraz dla trawy rzędu 237 d3/kg s.m. Wyniki badań wykazały, że kiszonka kukurydzy i łęty pomidorów są dobrymi ko-substratami do procesu fermentacji pomiotu kurzego. Mieszanina składająca się z 60% pomiotu i 40% kiszonki kukurydzy charakteryzowała się największą produkcją metanu. Produkcję metanu rzędu >200 d3/kg s.m. uzyskano również dla mieszanin: 60% pomiotu i 40% łęt pomidorów oraz 20% pomiot kurzy i 80% trawa. W przypadku dwóch ostatnich mieszanin wartości ilorazu C/N były < 20 i wynosiły kolejno 16 i 15. Dodatek 30 i 40% kiszonki kukurydzy powodował wzrost produkcji biogazu w stosunku do ilości produkowanej z pomiotu kurzego kolejno o: 25 i 35%. Porównując produkcję metanu z tych mieszanin odnotowano spadek tej produkcji w porównaniu do produkcji uzyskiwanej z samej kiszonki. Z mieszaniny pomiotu z łętami pomidorów z zawartością 40 i 60% pomiotu uzyskano większą produkcję metanu w porównaniu do produkcji uzyskanej dla samego pomiotu i samych łęt. Dodatek od 40 do 80% łęt do pomiotu powodował wzrost wartości ilorazu C/N mieszaniny, co nie wpłynęło na zwiększenie produkcji metanu. Największą produkcję metanu uzyskano w procesie ko-fermentacji mieszaniny: 60% pomiotu i 40% łęt pomidorów przy C/N = 16. Wyniki badań wykazują, że zalecany w literaturze iloraz C/N w zakresie 20-30:1 nie jest jednoznacznym parametrem oceniających podatność substratów i ich mieszanin na rozkład beztlenowy oceniany na podstawie ilości produkowanego metanu (biogazu).

EN

In addition to the commonly used methane fermentation of sewage sludge also organic wastes both solid and liquid they are increasingly being processed in anaerobic process. The effectiveness of the process and the amount of biogas produced depends on the type of substrate and its susceptibility to anaerobic digestion. The susceptibility of organic substrates to biodegradation is assessed on the basis of the ratio C/N, which for methane fermentation process should be in the range of from 20 to 30: 1. The optimization of the composition of substrates, in particular a dry matter content of organic dry matter, the ratio C/N or the concentration of inhibitor may be obtained using co-fermentation means fermentation of two or more ingredients combined in a homogeneous mixture. The most common is a solution where one of the substrates is proportion > 50%. As research on a pilot scale and technical scale increases spectrum used co-substrates. The process of co-fermentation requires a balancing of the composition of the feedstock and pretreatment. One of the substrates for biogas plants can be chicken manure. However, the use of manure causes operational problems. This is due to high levels of ammonia nitrogen and negative quotient of organic carbon to nitrogen in the range from 2 to 14: 1. Properly runs methane fermentation of chicken manure therefore requires balancing the ratio C/N by entering the appropriate number of additional co-substrates, rich in organic carbon. Co-substrates of these may be: greenhouse waste (haulm tomatoes, cucumbers), agricultural wastes (peels, pulp, molasses), biomass including energy crops (corn silage, grass), the organic fraction of municipal waste and sewage sludge. Competitive co-substrate in the case of small agricultural biogas plants can be ground mushrooms. The paper presents results of research on the process of fermentation chicken manure along with various co-substrates. The main aim of the study was to determine the optimal part of co-substrates for the fermentation process to obtain high production of methane gas (BMP). The main substrate was chicken manure, and as co-substrates were used: grant mushrooms, corn silage, straw, grass and haulm tomatoes. The share of the co-substrates in the feed to the poultry manure fermentation was determined based on the quotient of C / N. Substrates was shredded to a size <20 mm. The physicochemical composition was evaluated based on the following parameters: dry matter content, organic matter, COD, pH, concentration of Kjeldahl nitrogen, ammonia nitrogen and phosphorus. The susceptibility of these substrates on anaerobic biodegradation was evaluated based on the ratio C/N and BMP test. The study of the anaerobic decomposition of biogas production was carried out in the reactors with a volume 2.5 dm(3) at the time of 21-30 days. The potential of biogas specified for different percentages chicken manure and co-substrates. In the studies were tested a mixture of: chicken manure + corn silage, chicken manure + haulm tomatoes, chicken manure + straw, chicken manure + ground mushroom. A good co-substrate for chicken manure proved haulm tomatoes. For the portion haulms came from 60 to 90% of the C/N of the mixture fluctuated in the range of 20 to 27. The highest methane production at the level of 320 dm(3)/kg DM obtained for corn silage and grass for at the level of 237 dm(3)/kg DM. The results showed that maize silage and haulm tomatoes are good co-substrates for fermentation of chicken manure. A mixture consisting of 60% manure, and 40% corn silage characterized by the highest production of methane. Methane production at the level of >200 dm(3)/kg DM were also obtained for mixtures of 60% manure and 40% haulms came tomatoes and chicken manure 20% and 80% grass. For the last two mixtures, the ratio of C/N was <20 and were 16 and 15, respectively. The addition of 30 and 40% corn silage caused an increase the biogas production relative to the amount of poultry manure produced successively by 25 and 35%. Comparing the production of methane from these mixtures to produce the same corn silage recorded a decrease of these production. The addition of 30 and 40% corn silage caused an increase the biogas production relative to the amount of poultry manure produced successively by 25 and 35%. Comparing the production of methane from these mixtures to produce the same corn silage recorded a decrease production. With a mixture of manure with haulm tomatoes with the contents of 40 and 60% reported greater manure methane production compared to the production obtained for manure and haulm tomatoes. The addition of from 40 to 80% of the tomato haulm to manure caused an increase of the ratio C/N of the mixture, which did not affect the increase in methane production. The highest methane production achieved in the co-fermentation with a mixture of 60% manure, and 40% tomato haulm at C/N = 16. The test results show that recommended in the literature quotient C/N in the range of 20-30:1 is not a unique parameter for assessing the susceptibility of substrates and mixtures for anaerobic digestion.

11

Impact of adding biopreparations on the anaerobic co-digestion of sewage sludge with grease trap waste

Worwąg M.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2016

|

No. 22(3)

167--178

EN

The aim of the study was to evaluate the effect of using biopreparations on efficiency of the co-fermentation process. Commercial bacterial biopreparations DBC Plus Type L, DBC Plus Type R5 and yeast biopreparations were used in the study. The process of cofermentation of sewage sludge with grease trap waste from a production plant that manufactured methyl esters of fatty acids was analysed in the laboratory environment under mesophilic conditions. The sludge in the reactor was replaced once a day, with hydraulic retention time of 10 days. Grease trap waste accounted for 35%wt. of the fermentation mixture. The stabilization process was monitored everyday based on the measurements of biogas volume. Addition of yeast biopreparation to methane fermentation of sewage sludge with grease trap waste caused an increase in mean daily biogas production from 6.9 dm3 (control mixture) to 9.21dm3 (mixture M3). No differences in biogas production were found for other cases (mixtures M1, M2). A similar relationship was observed for methane content in biogas.

PL

Celem badań było określenie wpływu stosowania biopreparatów na efektywność procesu kofermentacji. W badaniach zastosowano biopreparaty komercyjne DBC Plus Typu L, DBC Plus Typu R5 (bakteryjne) oraz drożdże. Proces kofermentacji osadów ściekowych z odpadami tłuszczowymi pochodzącymi z wytwórni estrów metylowych kwasów tłuszczowych, przeprowadzono w skali laboratoryjnej w warunkach mezofilowych. Osady w reaktorze wymieniane były raz dziennie, przy hydraulicznym czasie zatrzymania 10 dni. Odpady tłuszczowe stanowiły 35% wagowych mieszaniny fermentacyjnej. Kontroli prawidłowości przebiegu procesu stabilizacji dokonywano codziennie na podstawie pomiaru ilości produkowanego biogazu. Dodatek biopreparatu z drożdży do fermentacji metanowej osadów ściekowych z odpadami tłuszczowymi spowodował wzrost średnio dobowej produkcji biogazu z 6,9 dm3(dla kontroli) do 9.21dm3 (mieszanina M3). W pozostałych przypadkach (mieszaniny M1, M2) nie stwierdzono istotnych różnic w produkcji biogazy. Podobną zależność zaobserwowano dla zawartości metanu w biogazie.

12

Ocena możliwości unieszkodliwiania osadów koksowniczych w procesie kofermentacji

Macherzyński B., Włodarczyk-Makuła M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2015

|

Tom 17, cz. 2

1142--1161

EN

The paper presents results of research on changes in physical-chemical properties during the process of co-fermentation of coke sludge and municipal sludge. The process was carried out at 37°C for 16 days. For testing of fermentation, the mixture of raw sludge and excessive sludge was prepared with the addition of fermented sludge (control) and four mixtures of sludge coke and municipal sewage sludge in the proportions: I, II, III, IV – 1:20, 1:10, 1:6, 1:4, respectively. The content of dry matter in the control sludge during fermentation decreased by 15% and the degree of decomposition of the organic substances was 24.7%. The share of organic matter in the fermented sludge was 60%. The total biogas production in the control sludge was 4557 mL. The analysed sludge I (ratio 1: 20) showed a loss of organic dry matter by 14%, and the degree of decomposition of organic matter reached 22.5%. The share of organic matter in fermented sludge alike for the control sludge accounted for 60%. During the co-fermentation of the analysed sludge (I) the total biogas production was 4508 mL. After the co-fermentation of sludge II (1:10) the degree of decomposition of organic substances was the same as during the co-fermentation sludge I and accounted for 22.4%. The dry matter content in the sludge decreased by 16%. Also, the content of organic matter in the fermented sludge was similar as after the fermentation of mixture I and accounted for 59%. The total biogas production was 3990 mL. The reduction of organic compound in sludge III (1:6) and IV was 22.3% and 20.6%. The dry matter of sludge after the 16-day incubation decreased by 16% in the case of a mixture III and by 15% – mixture IV. The share of organic matter in the fermented sludge was 64%. The results show that it is possible to dispose the coke sludge and the municipal sludge in the co-fermentation process. In the adopted experimental conditions, the introduction of coke sludge to the municipal sludge with the ratio of 1:20, 1:10 and 1: 6 (mixture I, II and III, respectively) had no statistically significant effect on the degree of decomposition of organic compounds, the loss of dry matter, the total biogas production, the reduction of organic substances expressed by COD index, the amount of biogas per unit of dry organic matter and the methane content in biogas. The coke sludge content for co-fermentation should not cause significant changes in technical parameters of the process, so in order to maintain the correct operation of the fermentation chambers it is necessary to determine the appropriate mixing ratio of sludge.

13

Algae biomass as a co-substrate in methane digestion of sewage sludge

Górka J., Cimochowicz-Rybicka M.

Czasopismo Techniczne. Środowisko

|

2015

|

Y. 112, iss. 3-Ś

25--37

EN

The article discusses problems related to intensification of anaerobic digestion of sewage sludge. The authors have analysed the principal indicators of a methane digestion process, focusing mainly on biogas production. The most commonly used methods of sludge disintegration were reviewed. Additionally, the methods of algae biomass processing for biofuels and a methanogenic potential of the biomass were presented. The article presents the literature review to identify the possibilities of energy profit caused by using algae in anaerobic digestion of sewage sludge.

PL

W artykule omówiono problemy związane z intensyfikacją procesu fermentacji beztlenowej osadów ściekowych. Autorzy przeanalizowali główne wskaźniki procesu fermentacji metanowej, skupiając się głównie na produkcji biogazu. Zostały zweryfikowane najczęściej stosowane metody dezintegracji. Dodatkowo zaprezentowano metodę przetwarzania biomasy glonów na biopaliwa, w tym potencjał metanogenny biomasy. Niniejszy artykuł stanowi przegląd literatury i na tej podstawie podjęto próbę określenia możliwości zysku energetycznego wynikającego z wykorzystania glonów w procesie fermentacji osadów ściekowych.

14

Ocena możliwości ko-fermentacji osadów koksowniczych i komunalnych

Macherzyński B., Włodarczyk-Makuła M., Turek A., Nowacka A.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Środowiska / Uniwersytet Zielonogórski

|

2013

|

nr 150 (30)

79-91

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące zmian właściwości fizyczno-chemicznych podczas procesu kofermentacji osadów koksowniczych z komunalnymi. Proces prowadzono w temperaturze 37°C przez 20 dób dla trzech mieszanin osadów. Mieszanina osadów surowych i nadmiernych zaszczepionych przefermentowanym stanowiła próbkę kontrolną. Pozostałe dwie próbki to w/w mieszaniny z dodatkiem osadów koksowniczych w ilości 5% i 15% v/v. Stopień rozkładu substancji organicznych wynosił 28% w osadach kontrolnych oraz 27% i 24% odpowiednio w osadach z dodatkiem 5% i 15% osadów koksowniczych. Podczas fermentacji osadów kontrolnych sumaryczna ilość biogazu sięgała 5727 cm3/dm3. Gdy do osadów wprowadzono 5% osadów koksowniczych sumaryczna produkcja biogazu wynosiła 5126 cm3/dm3, natomiast w przypadku, gdy do osadów wprowadzono 15% osadów przemysłowych, sumaryczna produkcja biogazu była najmniejsza i nie przekraczała 3700 cm3/dm3.

XX

The paper presents results of research on changes in the physico-chemical properties during co-fermentation process of coke and municipal sludges. The process was carried out at 37°C for 20 days, for the three mixtures of sludge. The mixture of raw sludge and excessive sludge inoculated with fermented sludge was a control sample. The other two samples are mixtures with the addition of coke sludge in the amount of 5% (B1) and 15% (B2). The degree of decomposition of organic matter was 28% for control sludges and 27% and 24%, respectively, for sludge B1 and B2. The largest summary production of biogas was obtained for the control sludges (5727 cm3/dm3.). In the reactor, to which a 5% of coke sludge was introduced the total production was lower and amounted 5126 cm3/dm3. In the case, when a 15% of coke sludge was introduced total biogas production amounted 3653 cm3/dm3.

15

Co-digestion of sewage sludge and organic fraction of municipal solid waste. A comparison between laboratory and technical scales

Lebiocka M., Piotrowicz A.

Environment Protection Engineering

|

2012

|

Vol. 38, nr 4

157--162

EN

The effect of adding of the organic fraction of municipal solid waste (OFMWS) on the anaerobic digestion of municipal sewage sludge (SS) has been examined. Research on a laboratory scale showed that the 75:25 ratio by volume of SS to OFMWS is the recommended limiting value which ensures effective co-fermentation and intensification of biogas production. Biogas production on the technical scale was significantly lower in comparison to that on the laboratory scale which could be the result of lower digester loads in the technical environment.

16

Methane production from fat-rich materials

Worwąg M., Neczaj E., Grosser A., Krzemińska D.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2011

|

No. 6

147-162

EN

Waste materials containing a lot of fats seem to be an attractive substrate for production of methane through the fermentation process. Yet, due to a changing content of reagents and the high concentration of higher fatty acids, they must be stabilized along with other biodegradable wastes in the process of co-fermentation. This process results in a higher fermentation-grade and a greater volume of produced biogas. However, the methane fermentation of sewage sludges or sewage containing higher fatty acids may be problematical, and requires widespread studies in order to get a better understanding of this process.

PL

Odpady zawierające wysoką zawartość tłuszczów wydają się najbardziej atrakcyjnym substratem do produkcji metanu w procesie fermentacji. Z uwagi na zmienny skład reagentów oraz znaczne stężenia wyższych kwasów tłuszczowych muszą być one stabilizowane z innymi biodegradowalnymi odpadami w procesie kofermentacji. W procesie kofermentacji dochodzi do rozcieńczenia substancji toksycznych oraz poprawy równowagi nutrientowej. Ponadto obserwuje się wyższy stopień przefermentowania osadów i większą produkcję biogazu. Podczas stabilizacji beztlenowej, tłuszcze w pierwszym etapie są hydrolizowane do wyższych kwasów tłuszczowych oraz glicerolu. W kolejnych fazach wyższe kwasy tłuszczowe oraz glicerol rozkładane są do kwasów lotnych, octanu i wodoru. Mimo, że hydroliza uważana jest za fazę limitującą jeden z etapów konwersji tłuszczy, niektórzy autorzy wskazują iż proces ten zależy od czasu zatrzymania osadu (SRT). Przy SRT poniżej 8 dni dochodzi do akumulacji wyższych kwasów tłuszczowych i inhibicji całego procesu fermentacji. Jednakże fermentacja metanowa osadów ściekowych lub ścieków zawierających tłuszcze na wysokim poziomie może być problematyczna. Główne problemy spowodowane przez tłuszcze podczas stabilizacji beztlenowej to pienienie, flotacja osadów, zapychanie się instalacji oraz nieprzyjemne odory. Tak więc kofermentacja odpadów z dużą zawartością tłuszczy może być problematyczna i wymaga dalszych badań mających na celu wyjaśnienie tego procesu.

17

Konwersja biomasy odpadów biodegradowalnych metodą fermentacji metanowej

Kacprzak A., Krzystek L., Ledakowicz S.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2009

|

Nr 3

57-58

PL

W pracy przedstawiono badania mające na celu optymalizację składu surowców do wysokowydajnej produkcji wysokometanowego biogazu. Badania prowadzono w bioreaktorze z mieszaniem o pojemności 25 dm3 metodą quasi-ciągłą. Uzyskano większą szybkość produkcji biogazu w przypadku współ-fermentacji wysłodków buraczanych niż kiszonki kukurydzy - 2,2 dm3/dm3/d, natomiast zawartość metanu w biogazie w procesie współfermentacji kiszonki kukurydzy była o 10% większa.

EN

The paper presents results of optimization of substrate composition for methane-rich biogas production. The experiments were performed in a 25 dm3 bioreactor operated mesophically in quasi-continuous mode. It has been stated that the gas production rate in a case of sugar beet pulp was higher than in a case of corn silage and equal to 2.2 dm3/dm3/d, whereas the methane content in biogas was about 10% higher in a case of corn silage.

18

Co-fermentation of sewage sludge and waste from oil production

Bernat K., Białowiec A., Wojnowska-Baryła I.

Archives of Environmental Protection

|

2008

|

Vol. 34, no. 3

103-114

EN

The paper presents the results of anaerobic digestion and co-digestion under mesophilic conditions in the OxiTop system and in lab-scale fermentors. The goal of the study was to determine the effect of reaction-based oil waste on biogas production in co-fermentation with sewage sludge (mixture of thickened primary and excess sludge). The average water content in sewage sludge was 97 %, with 70 % of total volatile solids concentration (TVS) in total solids. Weight content of oil waste in the mixture of sewage sludge ranged from 15 to 45 % (w/w) and the increase in TVS to 83.7 % was observed. The primary investigations of gas productivity by manometric method (OxiTop) showed that biogas production increased with increasing content of oil waste in the mixture with sewage sludge. The rate constant of the first-order kinetics for biogas production was determined. To determine the yield parameters of co-fermentation, the experiment was performed in four continuously stirred anaerobic reactors with a working, volume of 10 dm3. Organic loading rate (OLR) changed from 0.9 to 3.1 kg TVS/m^3d. High correlation between biogas flow rate and OLR was observed. Volumetric biogas production rate and the average methane content in the biogas increased from 0.79 to 1.98 m3/m3-d and from 52.3 to 62.3 %, respectively, as OLR increased. The results obtained in lab-scale fermentors are promising and open the possibilities of the implementation of co-fermentation of sewage sludge and oil waste.

19

Kofermentacja metanowa osadów ściekowych i organicznej frakcji odpadów z gospodarstw domowych

Klepacz-Smółka A., Sosnowski P., Ledakowicz S.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2005

|

Nr 4s

41-42

EN

The paper presents results of methane fermentation of sewage sludge, organic fraction of municipal solid waste and co-fermentation of the both substrates under mesophilic conditions. Experiments were carried out in a 40 dmA batch bioreactor. The following data were determined: biogas content and productivity. pH. volatile fatty acids content, chemical oxygen demand, dry matter and organic dry matter. The comparison of individual experimental results shows the highest biogas production in co-digestion.

20

Możliwości wytwarzania lotnych kwasów tłuszczowych w procesie kofermentacji

Wiśniowska E., Janosz-Rajczyk M., Zalewska A.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2001

|

T. 4, nr 2

221-230

PL

Przedstawiono wyniki badań nad możliwością generowania lotnych kwasów tłuszczowych w procesie mezofilowej kofermentacji osadów ściekowych i organicznej frakcji stałych odpadów komunalnych. W badaniach wykorzystano spreparowane w sposób sztuczny odpady organiczne o składzie typowym dla warunków polskich. Specyficzną cechą polskich odpadów jest wysoka zawartość w nich skrobi ziemniaczanej. Stosunki wymieszania odpadów organicznych i osadów ściekowych w substratach poddawanych kofermentacji wynosiły od 0,06:1 do 23:1 w przeliczeniu na zawartość suchej masy. Za optymalny należy uznać udział odpadów organicznych w mieszaninie nie przekraczający 65% w odniesieniu do suchej masy. Produkcja lotnych kwasów tłuszczowych w procesie kofermentacji była bardzo wysoka i wynosiła od 5,65 do 24,3 g CH3COOH /dm3, przy 3,8 g CH3COOH/dm3 w reaktorze kontrolnym.

EN

The study evaluates the feasibility of the volatile fatty acids production during co-digestion of typical organic fraction of municipal solid waste (OFMSW) and sewage sludge. The OFMSW was simulated based on the waste audit done for Łódź City; it consisted of 50% starch, 40% of food waste (vegetables and fruit refuse), 5% bread and 5% various (pasta, rice, coffee, tea and eggshells) by weight. Ready-made products like flour were used if possible. The remaining products were dried at 105°C and then grinded with a disk mill. The prepared mixture of OFMSW was blended with distilled water to obtain the mixture with 60% total solids (TS). Anaerobic digestion of organic wastes and sewage sludge was carried out in the laboratory scale under the following conditions: reactor temperature 37š1°C; suspended solids (SS) in the feed between 34.7 and 325.3 kg/m3; volatile solids (VS) content in the feed between 71 and 94% SS; hydraulic retention time (HRT) = solids retention time (SRT) 20 days (1-st series) and 5 days (2-nd series). To identify an optimal ratio of OFMSW to sludge the output of volatile fatty acids (VFA) was evaluated. An optimal mixture was identified with no more than 65% of OFMSW and 35% sewage sludge by suspended solids weight because the higher OFMSW content didn't cause the higher volatile fatty acids production. The effluents from the anaerobic co-fermentation process had the average content of more than 5 g *L-1 CH3COOH. VFA concentration in the supernatants increased for first 2 days and than stabilized. The by-products of acidogenic step of the co-fermentation - volatile fatty acids - could be a cheap and easy to get biodegradable carbon source to enhance denitrification and phosphorus removal. The daily biogas production profile shown that there was one distinct rise in biogas production (for first 3 days) in reactors containing OFMSW and sewage sludge mixtures. The distinct rise in biogas production in control reactors was on about the 9-th or 10-th day. The co-fermentation of OFMSW and sewage sludge is an approach to the answer to the problem of the organic waste utilization because within the European Union dumping this refuses in landfills without any treatment will be prohibited after 2005.