Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Innowacyjne systemy oczyszczania wody w układach recylkulacyjnych w akwakulturze (RAS)

Zieliński M., Rokicka M., Grala A., Dębowski M., Kupczyk K., Szwarc D., Hajduk A.

Logistyka

|

2015

|

nr 4

9973--9979

PL

Głównym problemem pojawiającym się przy eksploatacji recyrkulacyjnych systemów akwakultury jest temperatura krążącej w wody. Przykładem układu do biologicznego usuwania zanieczyszczeń ze ścieków jest reaktor mikrofalowy, łączący złoże biologiczne oraz osad zawieszony. Usuwanie związków organicznych zachodziło z najwyższą sprawnością w temperaturze 25oC. Promieniowanie mikrofalowe spowodowało istotny wzrost sprawności nitryfikacji o 5,5 %. Sposób ogrzewania wpływał na efektywność usuwania związków organicznych szczególnie w przypadku serii badawczych o temperaturze 40oC. Artykuł dotyczy możliwości wykorzystania reaktora mikrofalowego do oczyszczania wody w układach zamkniętych RAS.

EN

The main problem arising in the operation of recirculating aquaculture systems is the temperature of the circulating water. An example of a biological system to remove contaminants from wastewater is a microwave reactor, connecting the biofilter and suspended sediment. Removal of organic compounds occurred with the highest efficiency at 25°C. Microwave radiation caused a significant increase in the efficiency of nitrification by 5.5%. A method of heating affect the efficiency of removal of organic compounds particularly in the case of a series of research at a temperature of 40°C. Article concerns the possibility of using a microwave reactor for the purification of water in closed systems RAS.

2

Effect of hydrothermal depolymerization and enzymatic hydrolysis of Miscanthus giganteus biomass on the yield of methane fermentation

Zieliński M., Dębowski M., Krzemieniewski M., Kupczyk K., Rokicka M., Grala A., Hajduk A.

Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn

|

2014

|

nr 17(3)

209--218

EN

The present study determined the effect of preliminary hydrothermal depolymerization and enzymatic hydrolysis of Miscanthus giganteus biomass on the yield of methane fermentation in terms of the quantity and composition of biogas produced. Enzymatic hydrolysis of the substrate led to an increase in the volume of biogas produced from 0.12 dm3/g substrate in the samples without enzymes to 0.17 dm3/g substrate in variant I, as well as a significant increase in methane. In addition, there were noticeable decreases in dry matter content in all variants to which the enzymatic multicomplex had been added.

3

Metody destabilizacji biomasy lignocelulozowej przed konwersją do biopaliw

Grala A., Zieliński M., Dudek M, Dębowski M.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2014

|

Nr 5

173--176

PL

Wzrost zainteresowania odnawialnymi źródłami energii, upowszechnienie i kontrowersje wokół wykorzystania biopaliw 1 generacji wymusiło konieczność poszukiwania biomasy, która nie stanowi konkurencji dla produkcji żywności. Biomasa lignocelulozowa, głównie pochodzenia odpadowego jest znakomitym substratem do wytwarzania energii. Czynnikiem wpływającym w największym stopniu na efektywność produkcji biopaliw z lignocelulozy jest jej skład chemiczny. Obecność lignin w materiale wpływa na twardość substratu i stanowi element łączący pozostałe polimery w zbity, trwały kompleks. Aby skutecznie przetworzyć lignocelulozę do biopaliw konieczne jest zastoso-wanie procesów wstępnego kondycjonowania substratu. Badania nad procesami obróbki wstępnej wzbudzają ostatnio duże zainteresowanie, stanowiąc największe wyzwanie dla komercyjnej produkcji biopaliw II generacji. W ostatnich dziesięcioleciach opracowano wiele procesów wstępnej obróbki, które są stale testowane i udoskonalane. Niniejsze opracowanie opisuje metody fizyczne, fizyko-chemiczne, chemiczne i biologiczne destabilizacji biomasy lignocelulozwej.

EN

The increased interest in renewable energy sources, propagation and the controversy surrounding the use of first-generation biofuels has forced the need to search biomass that does not compete with food production. Lignocellulosic biomass, mainly of waste is an excellent substrate for energy production. Factor contributing to the greatest extent on the efficiency of biofuel production from lignocellulose is its chemical composition. The presence of lignin in the material affects the hardness of the substrate and a connecting element other polymers in dense, stable соmрlех. For the effective processing of lignocellulose to biofuels is necessary to use substrate pretreatment process. Re¬search on pretreatment process recently attracted great interest, because it constitutes the biggest challenge for the commercial production of second generation biofuels. In recent decades have produced many pretreatment processes that are continuously tested and improved. This paper describes a method of physical, physicochemical, chemical and biological instability lignocel¬lulosic biomass.

4

Ocena efektywności pracy hybrydowego reaktora beztlenowego z mikrofalowym systemem ogrzewania

Zieliński M, Dębowski M., Krzemieniewski M., Grala A., Dudek M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 3

2750--2766

EN

Used in wastewater treatment anaerobic dairy use modern methods of anaerobic reactors. Improvements are still sought methods that will enable faster and more efficient dairy wastewater. One of these improvements can be applied to microwave radiation. The solution presented in the article RBMC microwave reactor is used to stimulate the anaerobic digestion process. The obtained results allow to evaluate the potential use of microwaves to the development of thermal conditions in a reactor operating at an industrial scale. The aim of this study was to determine the effectiveness of the methane fermentation of whey at a temperature of 35 deg. C using an anaerobic reactor with microwave heating system. In the course of the work carried out two related research objectives: the analysis of the efficiency of the fermentation reactor with an innovative hybrid design and study the impact of the method of heating the reactor to the process. Terms construction and reactor technology used RBMC allowed to conduct research in a convection heating and microwave. Conducted research aimed to validate or exclude the presence athermal effects of microwave effects on the process of wastewater treatment. In order to demonstrate the effect of microwaves on the process of anaerobic digestion of whey in mesophilic conditions, tests were carried out in two stages with different heating process of fermentation. In the first stage, the reactor was heated using a microwave generator, while the second uses a water jacket, and the heating takes place by convection. In each of the stages identified five series of different sizes of cargo delivered OLR organic compounds in the range of 5 to 25 kg COD/(m3∙d). The analyzes carried out showed that the applied microwave heating significantly affect the efficiency of whey disposal, but this effect was observed in the higher ranges of the reactor load (series 3, series 4, series 5). The use of microwave radiation had a significantly higher number of resulting biogas and removal efficiency of chemical oxygen demand at a load of 15 g COD /(L∙d) and higher. The most effective in terms of technological operation of the reactor was load of 15 g COD /(L∙d) Under these conditions, resulting in high efficiency contaminant removal with a considerable amount of biogas rich in methane. At the same time the concentration of total suspended solids in the effluent did not exceed 1000 mg /L. The results show that the use of microwaves in wastewater treatment may be an effective improvement classic methods.

5

Możliwość namnażania biomasy glonów na bazie odcieku pochodzącego z odwadniania osadów pofermentacyjnych

Dębowski M., Zieliński M., Krzemieniewski M., Dudek M., Grala A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 2

1612--1623

EN

The study’s objective was to determine feasibility of proliferating algae biomass based on eluate from closed fermentation tank of Municipal Wastewater Treatment Plant in Olsztyn. The eluate originated from retention tank of eluates produced from dehydration of fermented sludges. Experiments were run with race track-type reactor (active volume 1.0 m3) with paddle agitator assuring flow rate of 0.5 m/s, artificial lighting system, valves for eluates dosing, inlet of air or carbon dioxide, and outlet valves, central partition assuring circulation, and heating system. The cultured algae were a mixture of Chlorella sp. (70%) and Scenedesmus sp. (30%) genera phytoplankton. Each day, the reactor was fed with various doses of eluates ranging from 3.0 to 7.0 dm3/day, depending on culture time and algae biomass concentration in model reactor. Resultant biomass was concentrated and removed outside the system using barrel screen with mesh diameter of 10.0 µm. The maximum values of algae biomass concentration oscillated around 850 to 900 mg d.m./dm3 with average growth rate approximating 50 mg d.m./day. During experimental period, the effectiveness of contaminants removal from eluate was very high. For organic compounds characterized by COD value the average removal effectiveness exceeded 98.5%, whilst for total nitrogen – 98.7%, whereas for total phosphorus was the highest and reached 99.4%. The study showed symbiotic growth of biomass of unicellular and filamentous algae and a low number of bacteria. In this artificial ecosystem the algae constituted 80% (37% – Chlorella sp., 18% – Scenedesmus sp., 16% – blue-green algae, 9% – filamentous algae), whereas bacteria - 20%, including small contribution of protozoa. Owing to such proportion achieved in the culture, the biomass had very good sedimentation properties and formed compact conglomerates which could be easily isolated from the culture medium through sedimentation.

6

Technological effectiveness of methane fermentation of prairie cordgrass (Spartina pectinata)

Dębowski M., Dudek M., Zieliński M., Grala A.

Proceedings of ECOpole

|

2013

|

Vol. 7, No. 1

49--58

EN

This study was aimed at identifying the feasibility of using prairie cordgrass (Spartina pectinata) in processes of methane fermentation. Effectiveness of the anaerobic process including the quantity and composition of biogas produced and reaction kinetics was determined based on respirometric measurements. Fermentation was run under mesophilic conditions at the initial tank loading with a feedstock of organic compounds ranging from 0.5 to 1.5 g o.d.m./dm3 · d. Experiments were divided into two stages, with plant part being the criterion of division. At stage I, model fermentation tanks were fed the assumed quantities of pre-treated aerial part (roof), whereas at stage II - with the underground part (root) of prairie cordgrass. Before the exact process of anaerobic decomposition, the substrate was subject to mechanical disintegration in a ball grinder. For comparative purposes, maize silage (Zea mays) - being the main plant substrate used in agricultural biogas works, was subject to methane fermentation under the same conditions (stage III). The study demonstrated that the effectiveness of the methane fermentation process was directed influenced by the type of substrate tasted. The highest technological effects including biogas production and its qualitative composition were noted in the case of maize silage and the aerial part of prairie cordgrass. Significantly lower effectiveness of production of gaseous metabolites of anaerobes was determined at the stage when the exploited fermentation tanks were fed with biomass of the underground part of test plant. The course and final outcomes of the fermentation process were also directly affected by the applied loading of fermentation tanks with a feedstock of organic matter.

PL

Celem prowadzonych badań było określenie możliwości wykorzystania spartiny preriowej (Spartina pectinata) w procesach fermentacji metanowej. Efektywność procesu beztlenowego, związaną z ilością oraz składem produkowanego biogazu, a także kinetyką reakcji, określono na podstawie pomiarów respirometrycznych. Fermentacja przebiegała w warunkach mezofilowych przy początkowym obciążeniu komory ładunkiem związków organicznych w zakresie od 0,5 do 1,5 g s.m.o./dm3 · d. Doświadczenia podzielono na dwa etapy, których kryterium podziału była wykorzystana część testowanej rośliny. W etapie I do modelowych komór fermentacyjnych wprowadzono założone ilości wstępnie przygotowanej części nadziemnej, natomiast w etapie II analizowano możliwość wykorzystania części podziemnej Spartiny preriowej. Przed właściwym procesem beztlenowego rozkładu substrat został poddany mechanicznemu rozdrobnieniu w młynie kulowym. W celu porównawczym w tych samych warunkach technologicznych prowadzono proces fermentacji metanowej kiszonki kukurydzy (Zea mays), jako podstawowego substratu roślinnego stosowanego w systemach biogazowni rolniczych (etap III). W trakcie badań stwierdzono, iż efektywność procesu fermentacji metanowej była bezpośrednio uzależniona od rodzaju testowanego substratu. Największe efekty technologiczne związane z produkcją biogazu oraz jego składem jakościowym stwierdzono w przypadku testowania kiszonki kukurydzy oraz części nadziemnej Spartiny preriowej. Istotnie niższą wydajność wytwarzania gazowych produktów metabolizmu bakterii beztlenowych zanotowano w etapie, w którym do eksploatowanych komór fermentacyjnych dozowano część podziemną testowanej biomasy roślinnej. Bezpośredni wpływ na przebieg oraz efekty końcowe procesu miało również testowane obciążenie komór ładunkiem suchej masy organicznej.

7

Wpływ obciążenia osadu beztlenowego ładunkiem substancji organicznych zawartych w serwatce na kinetykę przemian fermentacyjnych

Dębowski M, Zieliński M, Dudek M, Grala A

Inżynieria Ekologiczna

|

2013

|

Nr 32

25--31

PL

Przeprowadzone badania miały na celu określenie wpływu obciążenia modelowych komór beztlenowych ładunkiem substancji organicznych zawartych w serwatce kwaśnej na kinetykę przemian fermentacyjnych. Określono tempo produkcji biogazu oraz ilość i skład jakościowy gazowych produktów metabolizmu osadu beztlenowego. Najwyższą ilość uzyskanego biogazu wynoszącą 945 ml uzyskano podczas zastosowania obciążenia układu na poziomie 4,0 g/l, przy współczynniku szybkości produkcji k na poziomie 0,25 1/d. Szybkość wytwarzania biogazu rosła wraz ze zwiększaniem początkowego ładunku związków organicznych wprowadzanych do modelowych komór fermentacyjnych i mieściła się w zakresie od 96,3 do 236,5. Analiza składu biogazu wykazała, iż najwyższe stężenie metanu uzyskano przy obciążeniu 1,0 g/l.

EN

The study aimed to determine the effect of the load cell model anaerobic load of organic substances contained in the whey acidic fermentation kinetics of transformation. Specified rate of biogas production and the amount and composition of the product gas quality sludge anaerobic metabolism. The highest yield of biogas rate of 945 ml was obtained during the application of the load of 4.0 g / l, the ratio of production rate of 0.25 k 1 / d Biogas production rate increased with the increase of the initial charge of organic compounds introduced into the digester and the model was in the range from 96.3 to 236.5. Biogas composition analysis revealed that the highest concentration of methane was obtained at a load of 1.0 g / l

8

Metoda respirometrycznej oceny podatności substratów roślinnych na rozkład w warunkach mezofilowej fermentacji metanowej

Zieliński M, Grala A., Dębowski M, Dudek M

Inżynieria Ekologiczna

|

2013

|

Nr 33

191--199

PL

Opisane badania miały na celu wyznaczenie optymalnych parametrów prowadzenia testu respirometrycznego podatności substratów roślinnych na beztlenowy rozkład na przykładzie kiszonki Ślazowca pensylwańskiego. Dynamikę przemian biochemicznych materiału organicznego określono przy pomocy naczyń pomiarowych OxiTop. Eksperyment prowadzono w trzech seriach badawczych, różniących się obciążeniem komór pomiarowych początkowym ładunkiem związków organicznych, seria I – 5 gs.m.o./l, seria II – 10s.m.o./l, seria III – 20 gs.m.o./l. Fermentację prowadzono w warunkach mezofilowych przez 20 dni, w komorach reakcyjnych zaszczepionych beztlenowym osadem czynnym. Maksymalnie uzyskano ok. 3500 ml biogazu w serii III, najmniej biogazu powstało w serii I, gdzie wprowadzono najmniejszy ładunek związków organicznych. W oparciu o uzyskane wyniki wyznaczono współczynnik produkcji biogazu, w serii I wynosił on y = 365 ml/gs.m.o., w serii II wynosił y = 319 ml/gs.m.o.,a w serii III y = 278 ml/gs.m.o.. Pomiar jakości powstałego biogazu wskazał na zależność pomiędzy zawartością metanu w biogazie o początkowym ładunkiem materii organicznej wprowadzanej do komory reakcjnej, zawartość metanu w biogazie wynosiła od 37% w serii III do 48% w serii I eksperymentu.

EN

These studies were designed to determine the optimum parameters of respirometric susceptibility test substrates for anaerobic digestion plant for example silage Sida. Biochemical dynamics of organic material determined by measuring blood OxiTop. The experiment was conducted in three series of research, different load measuring cells, the initial charge of organic compounds, a series of I –gd.o.m/l, Series II – 10 gd.o.m/l, Series III – 20 gd.o.m/l. Fermentation was carried out in mesophilic conditions for 20 days in an anaerobic reaction chambers inoculated with activated sludge. Achieved a maximum of 3500 ml of biogas in series III, the least biogas created in Series I, which introduced the smallest load of organic compounds. Based on the results of the biogas production rate was determined in a series I was on y = 365 ml/gd.o.m, in the second series was y = 319 ml/gd.o.m. and the series III y = 278 ml/gd.o.m. Measuring the quality of the resulting biogas pointed to the relationship between the content of methane in the biogas with an initial charge of organic matter introduced into the reaction chamber, the methane content of the biogas ranged from 37% in the third series of up to 48% in the series and the experiment.

9

Effects of Ultrasound Disintegration of Maize Silage on the Efficiency of Methane Fermentation

Zieliński M., Grala A., Dudek M., Dębowski M.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2013

|

Vol. 20, nr 1

117--122

EN

This article analyses the impact of using ultrasound in the pretreatment of maize shoots on the process of anaerobic digestion. The analysis was conducted to demonstrate the impact of ultrasound to improve the methane fermentation of maize silage by the anaerobic degradation of structural lignocellulose. Tests were performed on a test bench consisting of a two-stage reactor system, the first stage of which served as a control, while the substrate used in the second stage was exposed to ultrasound. In the present two-stage methane fermentation system, a significant decrease in COD values from baseline values was observed (84 %), while in the case of the control system not treated with ultrasound, a pollutant removal efficiency of 77 % was observed. In the test system, an increase of 30 % in the amount of biogas produced was observed compared with the control system.

PL

Badania opisane w artykule dotyczą wpływu wstępnej obróbki kiszonki kukurydzy za pomocą ultradźwięków na proces fementacji metanowej. Prowadzone analizy miały na celu wykazanie wpływu ultradźwięków na poprawę fermentacji metanowej pędów kukurydzy poprzez abiotyczny rozkład struktur lignino-celulozowych. W analizowanym dwustopniowym układzie fermentacji metanowej zaobserwowano znaczny spadek wartości ChZT w stosunku do wartości wyjściowej, było to 84 %, w przypadku układu kontrolnego nie poddanego działaniu ultradźwięków zanotowano sprawność usuwania zanieczyszczeń na poziomie 77 %. W układzie badawczym zaobserwowano wzrost ilości produkowanego biogazu o 30 % w porównaniu z układem kontrolnym.

10

Effect of the application of advanced oxidation technology on the effectiveness of anaerobic treatment of wastewaters with a high concentration of formaldehyde

Zieliński M., Dębowski M., Dudek M., Grala A.

Archives of Environmental Protection

|

2013

|

Vol. 39, no. 4

81--91

EN

The objective of this study was to determine the effect of advanced oxidation process with the use of Fenton’s reaction on the effectiveness of anaerobic treatment of wastewaters originating from the wood industry that were characterized by a high concentration of formaldehyde. Experiments were established to analyze changes in COD content and in the concentration of formaldehyde in treated wastewaters, additional analyses were carried out to assay quantitative and qualitative changes in the biogas produced. The first stage of the experiment involved analyses of the effectiveness of the tested wastewaters treatment only in the process of methane fermentation. At the second stage of the experiment, the biological process was preceded by chemical pre-treatment of wastewaters with Fenton’s reagent. The conducted study proved that the investigated variants of chemical pre-treatment of wastewaters had a significant effect on increasing the total biogas production. In contrast, no significant effect of the applied technology was demonstrated on changes in the concentration of the analyzed contaminants in the treated wastewaters.

PL

Celem prowadzonych badań było określenie wpływu procesu pogłębionego utleniania z zastosowaniem reakcji Fentona na efektywność beztlenowego oczyszczania ścieków pochodzących z przemysłu drzewnego, które charakteryzowały się wysoką koncentracją formaldehydu. W eksperymentach analizowano zmiany wartości ChZT oraz koncentracji formaldehydu w ściekach oczyszczonych, badano również zmiany ilości i składu jakościowego powstającego biogazu. W pierwszym etapie doświadczenia analizowano efektywność oczyszczania testowanych ścieków jedynie w procesie fermentacji metanowej. W drugiej części eksperymentu proces biologiczny poprzedzono wstępnym oczyszczaniem chemicznym z zastosowaniem odczynnika Fentona. Przeprowadzone badania udowodniły, iż testowane warianty wstępnej chemicznej obróbki ścieków wpłynęły istotnie na zwiększenie całkowitej ilości produkowanego biogazu. Nie stwierdzono natomiast znaczącego wpływu zastosowanej technologii na zmiany koncentracji analizowanych wskaźników zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych.

11

Wpływ wstępnej ultradźwiękowej sonifikacji serwatki kwaśnej na efektywność procesu fermentacji metanowej

Zieliński M., Dębowski M., Grala A., Dudek M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2012

|

Tom 14

471--480

EN

Whey is almost clear liquid which is formed as a residue after cutting cow's milk. In its composition contains about 5% of sugar - lactose, protein and 1% and 0.5% fat, as well as minerals and vitamins. Whey may be about 50% dry milk was-was a part is separated from the whey clot, which is produced cheese or casein. 1 part by volume of the resulting cheese falls nearly 10 parts of whey. Rennet in cheese production and ripening sweet whey is obtained, the production of cottage cheese whey acidic. The resulting large quantities of whey in dairy plants could be environmentally dangerous waste from the manufacture of cheese or casein. Because of the huge loads of organic compounds directly from crude whey-operation to the environment threatens to strong contamination. At the same time whey can be a valuable starting material for further processing, eg in the food industry. One possible means of disposal of whey is its use as a substrate for methane fermentation process. Thanks to this potentially dangerous and onerous for the dairy whey can be converted into valuable biogas energy. In this study analyzed the extent to which the application of ultrasound to condition the whey can improve its performance in the process of anaerobic mesophilic anaerobic digestion. Studies on the effects of ultrasound sonication on the effectiveness of the distribution of acid whey was carried out in five series of varying amounts of energy input during conditioning. After the disintegration of the whey, analyzed its susceptibility to anaerobic digestion in the mesophilic anaerobic digestion. For this purpose, respirometric measurements were performed using, as inoculum anaerobic sludge adapted to degrade whey. With the respirometric test performed simultaneous measurements of anaerobic sludge pH. Research in all series including the control series was performed in triplicate. For statistical calculations used the program Statistica 9.0. The obtained results indicate that by sonication can significantly increase the value of energy produced in the process of anaerobic digestion biogas. Despite the sonication energy inputs, increased production of biogas with high methane content makes it advisable to appropriate preparatory treatments of the substrate. The results of series 4 and 5 with the largest dose of ultrasound energy demonstrated that the amount of energy input must be selected very carefully, and the increase in the number entering the ultrasound does not translates into a linear increase in the production of methane. In the series, with shorter times of exposure to ultrasound was shorter acid phase and increase the rate of formation of biogas in comparison to a series of links.

12

Możliwość zastosowania odczynnika Fentona w procesach usuwania formaldehydu ze ścieków pochodzących z przemysłu drzewnego

Dębowski M., Zieliński M., Dudek M., Grala A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2012

|

Tom 14

587--596

EN

The aim of this study was to determine the possibility of degradation of formaldehyde in the effluents from the timber industry with Fenton's reagent. Effluent from the timber industry are characterized by a high concentration of organic compounds and formaldehyde as an obstacle to the purification of wastewater using microorganisms and therefore an alternative to biological methods is the use of solutions based on chemical methods. In recent years, considerable attention is given to testing and implementation of the so-called advanced oxidation methods (Advanced Oxidation Processes - AOPs). A common feature of these systems is that they allow the generation of highly reactive hydroxyl radicals OH center dot with 2,8 V oxidation potential, which react with almost all organic compounds. Fast-paced distribution of impurities, versatility and high efficiency make advanced oxidation methods are now increasingly considered as a promising alternative compared to conventional methods, techniques, wastewater and sludge treatment Wastewater used in the study came from the wood of an industrial plant where the business is the manufacture of chipboard. The study was conducted in three phases with different type of chemical reactants introduced into the technological system. In the first stage reactor was dosed only iron ions Fe3+, H2O2 in the second stage, while the third part of an experiment to test the Fenton reagent treatment was introduced Fe3+ /H2O2. Each stage is divided into five variants. The criterion for division of the variants was the dose of chemical reagents. The study confirmed the applicability of advanced oxidation technologies based on Fenton's reagent in the process of degradation of formaldehyde. It was found that the efficiency of removal of contaminants from wastewater was directly connected with the dose of chemical reagents introduced into the technological system. It was also noted that increasing the dose above the Fenton reagent Fe3+ 0,3 g /l and 3,0 g H2O2/l does not significantly affect the final results of the purification process. The highest results were obtained in the technology used in doses of 0,3 g Fe 3+/l and 3,0 g H2O2 /l to 0,6 g Fe3+/l and 6,0 g H2O2/l. Limiting values of COD in the experimental variants was approximately 70,0% while the concentration of formaldehyde close to 60,0%. If dispensing the water only Fe3+ ions obtained the highest efficiency and reduce the COD concentration of formaldehyde was 28,3% sequentially and 14,5%. The final concentrations of the analyzed indicators of pollution, if only H2O2 dosing were similar to their concentrations in raw wastewater.

13

Effectiveness of methane fermentation of virginia fanpetals (Sida hermaphrodita Rusby) under mesophilic conditions

Dębowski M., Dudek M., Zieliński M., Grala A.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2012

|

Vol. 19, nr 11

1445--1453

EN

This study was aimed at determining the technological effectiveness of methane fermentation process of plant biomass from Virginia fanpetals (Sida hermaphrodita Rusby) in continuous reactors at a temperature of 37 oC. The experiment was divided into four experimental series differing in the feeding of reactor’s volume with a load of organic dry matter in the range of 1.0 kg o.d.m./m3 d to 4.0 kg o.d.m./m3·d. The highest technological effectiveness, including the quantity and qualitative composition of the biogas produced, was reached at substrate loading range of 1.0 kg o.d.m./m3 ·d to 2.0 kg o.d.m./m3·d. The reactors’ loading with the higher feedstocks of biomass resulted in diminished effects of the fermentation process.

PL

Celem badań było określenie efektywności technologicznej procesu fermentacji metanowej biomasy roślinnej ślazowca pensylwańskiego (Sida hermaphrodita Rusby) w reaktorach o pracy ciągłej w temperaturze 37 oC. Eksperyment podzielono na cztery serie badawcze różniące się wielkością obciążenia objętości reaktora ładunkiem suchej masy organicznej w zakresie od 1,0 kg s.m.o./m3· d do 4,0 kg s.m.o./m3· d. Najwyższe efekty technologiczne związane z ilością oraz składem jakościowym powstającego biogazu obserwowano w zakresie obciążeń od 1,0 kg s.m.o./m3· d do 2,0 kg s.m.o./m3· d. Wprowadzenie do reaktorów większych ilości biomasy skutkowało obniżeniem uzyskiwanych efektów procesu fermentacji.

14

Efficiency of the Methane Fermentation Process of Macroalgae Biomass Originating from Puck Bay

Dębowski M., Grala A., Zieliński M., Dudek M.

Archives of Environmental Protection

|

2012

|

Vol. 38, no. 4

99-107

EN

The aim of the conducted research was to determine the possibilities of using the biomass of macroalgae obtained from Puck Bay during May-September season in biogas production process. Model respirometry chambers were used to determine the amount of produced biogas and examine its quality composition. Depending on the month in which the algal biomass was obtained, the experiments were divided into five stages. In each stage, the effectiveness of the biogas production process was tested for the applied loads in model fermentation chambers in the range from 1.0 kg DOM/m3 ź d to 3.0 kg DOM/m3 ź d. During the experiments it was found that the efficiency of biogas production varied from 205 dm3/kg DOM to 407 dm3/kg DOM depending on the month of the vegetation season and the applied organic matter load in the chamber. Methane content was very high and ranged from 63% to 74%.

PL

Celem prowadzonych badań było określenie możliwości wykorzystania biomasy makroglonów pozyskiwanych z Zatoki Puckiej w okresie od maja do września w procesie wytwarzania biogazu. Do określenia ilości wytwarzanego biogazu oraz zbadania jego składu jakościowego wykorzystano modelowe komory respirometryczne. W zależności od miesiąca, w którym pozyskiwano biomasę glonową eksperymenty podzielono na pięć etapów. W każdym z etapów testowano efektywność procesu biogazowania w zakresie stosowanych obciążeń modelowych komór fermentacyjnych w zakresie od 1,0 kg s.m.o/m3 ź d do 3,0 kg s.m.o./m3 ź d. W trakcie eksperymentów stwierdzono, iż wydajność wytwarzania biogazu kształtowała się w zakresie od 205 dm3/kg s.m.o. do 407 dm3/kg s.m.o. w zależności od miesiąca okresu wegetacyjnego oraz stosowanego obciążenia komory ładunkiem substancji organicznej. Zawartość metanu była bardzo wysoka i mieściła się w granicach od 63% do 74%.

15

Potencjał energetyczny substratów roślinnych pochodzących z nieużytków drogowych

Dudek M., Grala A., Zieliński M., Dębowski M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2011

|

Tom 13

1865-1875

PL

Uzyskane wyniki wielkości produkcji oraz składu biogazu, powstającego podczas fermentacji metanowej substratu roślinnego pochodzącego z nieużytków przydrożnych wskazują na potencjalna możliwość wykorzystania tego źródła biomasy. Średnio uzyskiwano biogaz w ilości 0,354 l/gs.m. (354 m3/t) przy zawartości metanu około 56,5%. Biorąc pod uwagę iż w większości miast w naszym kraju prowadzi się regularne okresowe koszenie terenów zielonych w miastach można wykorzystywać pozyskiwany materiał jako wsad do lokalnych biogazowni. Koszona trawa jest zbierana i wywożona, koszt związany z tą operacją jest więc ponoszony niezależnie od tego, czy substrat zostanie wykorzystany czy nie.

EN

The paper presents the results of research on the quantity and quality of biogas produced in the process of methane fermentation of vegetable substrates from road barrens. The study used a mixture of waste collected along one of the streets in Olsztyn. The waste included in its composition the fallen leaves of roadside trees, especially poplar italian (Populus nigra) and linden (Tilia europaea) and roadside grasses. In order to efficiently process the collected material it was grinded to particle size of 2 mm using Robot Coupe Blixer. Then for each sample the analysis of solids was performed six times and waste were treated in anaerobic digestion process in the dynamic sets using a respirometric Oxi-Top Control WTW. They were equipped with a reaction chamber with a volume of 1 liter tightly coupled with the device - measuring unit. This method allows to determine the activity of anaerobic sludge, the susceptibility of organic substrates, in this case roadside waste, to biodegradability and it was possible to estimate the quantity and composition of gaseous products of metabolism. The process was carried out by microorganisms under anaerobic conditions and the production of biogas was determined by the changes of partial pressure in the measuring chamber recorded and analyzed by measuring devices. Applied load in the chamber was 1 kg of fermentation d.m./m3.day. For substrate collected in each of five sites the analysis of quality and quantity of biogas produced was performed. The values of mean and standard deviation of the error and the quantity of biogas and the contents of basic components: methane and carbon dioxide were determined. Normality of distribution was confirmed by a test of the Shapiro-Wilk, while the hypothesis of homogeneity of variance in the groups was verified on the basis of Leveney test. Tests of differences between the averages of each group were performed using Tukey test RIR (reasonably significant difference). The amount of biogas in the conditions of the experiment ranged from 0.29 l/g d.m. for samples taken from 3, to 0.38 l/g d.m. in the case of the sample taken from 5 (Figure 2). At the same time there was no statistically significant differences in the amount of biogas formed between the substrate of fermentation attempts of successive research points. Average for all points was 56.5% methane, and carbon dioxide 43.5%. The highest percentage of methane was found in biogas plants originating from point 4, in this case, methane was up 63% of the resulting biogas. Significantly lower was the participation of methane in the biogas obtained from the substrate from the point 2 and 4. In this case, methane accounted for about 50.5%. The possibility of using energy crops as a substrate for biogas process is the subject of numerous scientific reports that confirm the effective use of different kinds of biomass fermentation processes. Often, the biomass materials are mainly from agricultural waste or specially geared towards the production of energy crops. The obtained results of volumes and composition of biogas produced during anaerobic digestion plant substrate from roadside wasteland indicate the potential use of this source of biomass.

16

Porównanie wydajności produkcji biogazu w procesie fermentacji metanowej wybranych roślin energetycznych

Grala A., Dudek M., Zieliński M., Dębowski M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2011

|

Tom 13

1360-1371

PL

Ze względu na obowiązek osiągnięcia przez Polskę do końca 2010 r. wskaźnika 7,5% energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych wzrosło zainteresowanie nowymi gatunkami roślin, które charakteryzują się wysokim plonem biomasy. Biomasa staje się surowcem coraz bardziej poszukiwanym przez zakłady energetyczne oraz użytkowników indywidualnych [1]. Obecnie prowadzi się wiele prac badawczych nad biogazowaniem roślin z upraw energetycznych. Eksperyment opisany w niniejszym artykule przeprowadzony został z wykorzystaniem dwóch gatunków trawy z rodziny wiechlinowatych, Miscanthus giganteus i M. sacchariflorus. Ze względu na dużą zawartość lignocelulozy gatunki te często wykorzystywane są do produkcji biopaliw.

EN

Efficient conversion of plant material in the biogas is a challenge due to the complex structure of the cell wall of plants. In order to facilitate rapid and effective hydrolysis of carbohydrates pretreatment of biomass [2] is required. Pretreatment of lignocellulosic materials can be carried out in a physical, chemical, physical-chemical and biological way [3]. Finding the right method of conducting the process of conditioning before anaerobic digestion is the subject of numerous studies. They are looking for methods that help to obtain a gas with higher efficiency. The reported study was undertaken in order to determine the effect of preliminary hydrothermal depolymerization on the efficiency of methane fermentation process in terms of quantity and composition of biogas obtained from two grass species: Miscanthus giganteus and Miscanthus sacchariflorus. The substrate was mechanically fragmented using a shredding machine Robot Coupe Blixer, and then prepared the plant material underwent hydrothermal depolymerization. This process was conducted in a pressure reactor with a active volume of 2.3 dm3. The reactor was fed with 600 g of Miscanthus biomass of hydration of 90% and organic matter content of 10% in fresh weight. The reactor with the plant material was incubated at 200°C and a pressure of 17 Ba for 30, 60 and 120 minutes in a muffle furnace. The processed plant substrate was next subjected to mesophilic fermentation. Application of hydrothermal depolymerization led to an increase in biogas quantity and improve its quality, the longer the conditioning time, the better outcome of this process. Due to content of methane in the biogas and the calorific value of methane Miscanthus saccharifloru was found to be more efficient. The study showed the relationship between the time of thermal depolymerization plant substrate, and the amount and composition of biogas produced in the process of methane frmentation. With the time of thermal depolymerization of both species tested the amount of the resulting biogas increased. Comparing two of the studies plants for their use as feedstock in biogas farm had a higher potential for Miscanthus sacchariflor. Comparing the calorific value of the two grass species, we can see that a much better substrate proved to be the Miscanthus saccharifloru. this species also proved to be particulary vulnerable to heat. Taking into account the ratio of the energy value of the resulting biogas for thermal conditioning of the time proved to be effective biogas Miscanthus sacchariflour. Based on the survey it was found that the conditioning process improves the fermentation process. Batter substrate in terms of quality and quality of biogas has proved to be a Miscanthus sacchariflour . Miscanthus sacchariflour resulted in obtaining biogas methane content min 12 prec. more than the Miscanthus giganteus fermentation.

17

Efektywność oczyszczania ścieków mleczarskich w reaktorze beztlenowym o przepływie pionowym

Grala A., Zieliński M., Dudek M., Dębowski M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2010

|

Nr 22

97-105

PL

Prezentowane badania dotyczyły oceny sprawności usuwania zanieczyszczeń z syntetycznych ścieków mleczarskich za pomocą hybrydowego reaktora o przepływie pionowym. W trakcie badań udowodniono, iż eksploatacja reaktora beztlenowego o przepływie pionowym ze wzrastającym obciążeniem reaktora ładunkiem zanieczyszczeń przyczyniła się do systematycznego spadku sprawności usuwania związków organicznych (ChZT). Stwierdzono ponadto, że przy obciążeniu powyżej 3 kg ChZT/m3d następuje przeciążenie reaktora i załamanie procesu metanogenezy. Zaobserwowano również, że wraz ze spadkiem efektywności usuwania zanieczyszczeń malała zawartość metanu w biogazie.

EN

Described experiment related to researches on the evaluation of the efficiency of removing contaminations from synthetic dairy waste water using a hybrid reactor with vertical flow. During the tests proved that the operation of the anaerobic reactor with vertical flow with the increasing organic loading rates (OLR) has contributed to the decline of the systematic removal of chemical oxygen demand (COD). Moreover, it was found that with a load of more than 3kg COD/m3d the reactor is going to overload and the process of methanegenesis will be stopped. It was also observed that, along with a decline in the effectiveness of removing contaminations methane content in biogas decreased.

18

Charakterystyka zmian koncentracji beztlenowego osadu czynnego w reaktorze o przepływie pionowym

Dudek M., Zieliński M., Grala A., Dębowski M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2010

|

Nr 22

106-113

PL

W podjętych badaniach zajęto się wpływem wielkości obciążenia hydraulicznego na zdolność zatrzymywania zawiesin beztlenowego osadu czynnego w modelowym reaktorze. Badania dowiodły, że im wyższe obciążenie reaktora ładunkiem zanieczyszczeń i większy dobowy przepływ tym mniej zawiesiny pozostaje w układzie. Jednak dzięki kombinowanemu przepływowi ścieków w badanym reaktorze udaje się uzyskać na odpływie wartość ok. 1000 mg/dm3.

EN

The research undertaken addresses the influence of size on the hydraulic load holding capacity of suspended anaerobic sludge in the reactor model. Studies have shown that the higher burden of pollution load of the reactor and increased daily flow of less suspension remains in the system. But thanks to combined flow of sewage in the test reactor, manage to get the value of the outflow of about l000 mg/dm3.