The influence of surplus activated sludge disintegration on efficiency of methan fermentation process

Patrycja Nabor , Joanna Ewa Stelmachowska

Abstract

The main objective of this experiment was to determine the influence of hydrodynamic disintegration of surplus activated sludge on efficiency of the methane fermentation process. The experiment was based on results achieved in the laboratory reaserch, which was done in Zakład Zaopatrzenia w Wodę i Odprowadzenia Ścieków in the Faculty of Building Services, Hydro, and Environmental Engineering in Warsaw University of Technology and in the Istitute of Chemistry and Nuclear Technology in Warsaw. Disintegration process of surplus sludge was carried out in hydrodynamic disintegrator, and individual series was varied by different energy densities (Series I: 70 kJ/l, Series II: 140 kJ/l). Methan fermentation process was carried out in a twin-chamber system, which has been working in the same time, 42,0 l volume each (active volume 29,4 l). The temperture was maintained in range of 35 – 37 oC. Samples consisted precipitate sludge and surplus sludge. Only in one chamber the disintegrated surplus sludge was placed. The sludge has been taken from Oczyszczalnia Ścieków Południe in Warsaw. The reasearch carried out included the sewage sludge characteristics (total solids, total organic solids), physicochemical sludge’s supernatant characteristics (SCOD, VFA, N-NH4+, P-PO43-, alkalinity, pH) and determining the biogas quantity and constitution. Reasearch has enabled the estimation of desintegration’s impact on changes in surplus sludge specific indicators and efficiency of methan fermentation. Achieved results were compared to results achived in similar experiments carried out by the other international reasearch entities. In this thesis has been shown the positive impact of surplus sludge desintegration on organic compounds release (including volatile fatty acids) from activated sludge flocks. Found, that surplus sludge disintegration carried out at 140 kJ/l energy densities causes higher methan production and increase of organic solids reduction. For this energy densities was achieved 0,0831 l/g total organic solid increased of unit biogas production per gram of organic solid reduced placed in the fermenter and 0,150 l/g total organic solid reduced. For 70 kJ/l energy densities no significant impact on methan fermentation process efficiency was noticed.
Rodzaj dyplomuPraca magisterska
Autor Patrycja Nabor (WIBHiIŚ)
Patrycja Nabor
- Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska
, Joanna Ewa Stelmachowska (WIBHiIŚ)
Joanna Ewa Stelmachowska
- Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska
Tytuł w języku polskimWpływ dezintegracji osadu nadmiernego na efektywność procesu fermentacji metanowej
Promotor Monika Żubrowska-Sudoł (WIBHiIŚ / ZZWOŚ)
Monika Żubrowska-Sudoł
- Zakład Zaopatrzenia w Wodę i Odprowadzania Ścieków
, Otton Krzysztof Roubinek (WIBHiIŚ)
Otton Krzysztof Roubinek
- Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska
Jednostka dyplomującaWydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska (WIBHiIŚ)
Jednostka prowadzącaWydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska (WIBHiIŚ)
Kierunek / specjalność studiówInżynieria Środowiska
Językpl polski
Status pracy Obroniona
Data obrony23-05-2018
Data (rok) wydania2018
Recenzenci Otton Krzysztof Roubinek (WIBHiIŚ)
Otton Krzysztof Roubinek
- Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska
, Monika Żubrowska-Sudoł (WIBHiIŚ / ZZWOŚ)
Monika Żubrowska-Sudoł
- Zakład Zaopatrzenia w Wodę i Odprowadzania Ścieków
, Monika Żubrowska-Sudoł (WIBHiIŚ / ZZWOŚ)
Monika Żubrowska-Sudoł
- Zakład Zaopatrzenia w Wodę i Odprowadzania Ścieków
, Katarzyna Umiejewska (WIBHiIŚ / ZZWOŚ)
Katarzyna Umiejewska
- Zakład Zaopatrzenia w Wodę i Odprowadzania Ścieków
, Katarzyna Umiejewska (WIBHiIŚ / ZZWOŚ)
Katarzyna Umiejewska
- Zakład Zaopatrzenia w Wodę i Odprowadzania Ścieków
Słowa kluczowe w języku polskimdezintegracja, osady ściekowe, osad nadmierny, fermentacja metanowa, biogaz, dezintegracja hydrodynamiczna
Słowa kluczowe w języku angielskimdisintegration, sewage sludge, surplus sludge, methan fermentation, biogas, hydrodynamic disintegration
Streszczenie w języku polskimCelem pracy dyplomowej była ocena wpływu hydrodynamicznej dezintegracji osadu nadmiernego na efektywność procesu fermentacji metanowej. Przeprowadzono ją w oparciu o wyniki badań laboratoryjnych, które zrealizowano w Zakładzie Zaopatrzenia w Wodę i Odprowadzania Ścieków na Wydziale Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska Politechniki Warszawskiej oraz w Instytucie Chemii i Techniki Jądrowej w Warszawie. Proces dezintegracji osadów nadmiernych prowadzono w laboratoryjnym dezintegratorze hydrodynamicznym, a kolejne serie badawcze różniły się gęstością energii przy jakiej dezintegrowano osady (Seria I: 70 kJ/l, Seria II: 140 kJ/l). Proces fermentacji metanowej prowadzono w układzie składającym się z dwóch pracujących równolegle komór fermentacyjnych o objętości 42,0 l (objętość czynna 29,4 l), w których utrzymywano temperaturę w zakresie 35 – 37 oC. Jako wsad do reaktorów wykorzystano osad wstępny oraz osad nadmierny, z tym, że do jednej z komór wprowadzono osad nadmierny poddany uprzednio procesowi hydrodynamicznej dezintegracji, a do drugiej osad nadmierny nie poddany wstępnej obróbce. Osady pochodziły z Oczyszczalni Ścieków Południe w Warszawie. Przeprowadzone badania obejmowały w swoim zakresie charakterystykę osadów ściekowych (sucha masa osadu, sucha masa organiczna osadu), charakterystykę składu fizyko-chemicznego cieczy nadosadowej (ChZT, LKT, N-NH4+, P-PO43-, zasadowość, pH) oraz określenie ilości oraz skład biogazu, co umożliwiło ocenę wpływu dezintegracji na zmianę wskaźników charakteryzujących skład nadmiernych osadów ściekowych oraz na przebieg i efektywność procesu fermentacji metanowej. Uzyskane efekty odniesiono do wyników uzyskiwanych w podobnych eksperymentach przez inne jednostki naukowe na arenie międzynarodowej. W niniejszej pracy wykazano korzystny wpływ dezintegracji osadów nadmiernych na uwalnianie do cieczy osadowej związków organicznych, w tym lotnych kwasów tłuszczowych. Stwierdzono, że poddając osady nadmierne procesowi dezintegracji przy gęstości energii wynoszącej 140 kJ/l uzyskuje się wyższą produkcję metanu oraz wyższą redukcję suchej masy organicznej w osadach. Dla tej wartości gęstości energii odnotowano wzrost o 0,0831 l/g s.m.o jednostkowej produkcji biogazu w przeliczeniu na gram suchej masy organicznej wprowadzanej do reaktora i o 0,150 l/g s.m.ozred w przeliczeniu na gram suchej masy organicznej zredukowanej. W przypadku dezintegracji osadów nadmiernych przy gęstości energii 70 kJ/l nie odnotowano znaczącego wpływu tego procesu na efektywność procesu fermentacji metanowej.
Plik pracy
253551_Nabor_253603_Stelmachowska_praca_magisterska.pdf 4.69 MB
Pola lokalneIdentyfikator pracy APD: 23247

Pobierz odnośnik do tego rekordu

Powrót