Upload
vumien
View
219
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Podzadania
Subtasks
4.1. Inventory of experiences with
digestate appliction
4.2. Analysis of digestate use from
Testing no.1
4.3. Analysis of digestate use from
Testing no.2
4.4. Analysis of digestate use from
Testing no.3
4.5. Socioeconomic analysis of the
digestate use from different
alternatives
http://www.lubanski.eu/smierdzacy-interes/
Zbiorniki pofermentu: otwarty i zamknięty
Realizowane zadania
Tasks
Ocena rolniczej przydatności pofermentu
Assessment of the agricultural potential
of digestate
Problemy badawcze
Research problems
1. opracowanie metod zagospodarowania pofermentu powstającego w trakcie realizacji procesu produkcji biogazu;
a complex strategy of biogas production requires designing methods of management of wastes created during
the process;
2. poferment charakteryzujący się podwyższonymi stężeniami związków azotu
(najczęściej od 1 do 5 g N - Nog/dm3) oraz fosforu (100-500mg P - Pog/dm3);
the digestate characterized by high concentration of nitrogen compounds
(mainly from 1 to 5 g N - Nog/dm3) and phosphorus (100-500mg P - Pog/dm3);
3. obróbka pofermentu musi jednocześnie zapewnić wysoką sprawność redukcji stężeń poszczególnych rodzajów
zanieczyszczeń, a jednocześnie być ekonomicznie akceptowalna.
the technology of digestate processing has to ensure high efficiency of reduction of concentration of various
kinds of impurities and, at the same time, it has to be economically attractive.
Odzysk nutrientów
Nutrients removal and recovery
Cel pracy
Goal of research
• ocena rolniczej przydatności pozostałości z procesu fermentacji
assessment of the agricultural potential of digestate
• odwodnienie pofermentu w wirówce sedymentacyjnej
dyhydratation of digestate in centrifuge
• określenie potencjału zastosowania systemu osadu czynnego pracującego w układzie nitryfikacja-denitryfikacja do biologicznego oczyszczania odcieku
application of nitrification and denitrification processes in
order to remove nitrogen compouds from liquid phase of
digestate
• opracowanie strategii odzysku fosforu poprzez jego strącenie w postaci struwitu
to develop strategies for the recovery via precipitation of
phosphorus in form of struvite
zespół Prof. J.Mąkini
Prof. J.Mąkinia’s group
zespół Prof. J.Hupki
Prof. J.Hupka’s group
Ocena przydatności pofermentu w rolnictwie
Assessment of the agricultural potential of digestate
Wpływ dawki pofermentu na:
Effect of the digestate dose on:
• właściwości gleby,
properties of soil,
• przyrost biomasy,
growth of green mass,
• efektywność owocowania.
the effectiveness of fruiting.
Ustalenie:
Assessment of:
• ilości podawanych nawozów na podstawie zawartości nutrientów w obrabianym
pofermencie,
the amount of fertilizer on the basis of the content of nutrients in the treated digestate
• optymalnych warunków uprawy (natężenia światła, temperatury, wilgotności powietrza).
optimal cultivating conditions (light intensity, temperature, air humidity).
Ocena przydatności pofermentu w rolnictwie
Assessment of the agricultural potential of digestate
Życica wielokwiatowa / Lolium multiflorum Pomidor Tukan F1 / Tukan F1 Tomato
www.pl.wikipedia.org/wiki/Życica_wielokwiatowa http://www.tvr24.pl/
Życica wielokwiatowa
Lolium multiflorum
• badanie prowadzono na rozsadzie życicy w 15 donicach, mieszczących po 9 dm3 gleby, w każdej umieszczono po
20 ziaren, przez okres około 9 tygodni (63 dni);
study was conducted on ryegrass seedling in 15 pots, containing 9 dm3 of soil, 20 grains placed in each pot, for a
period of approximately nine weeks (63 days);
• serie:
series:
- próba kontrolna, podlewana tylko wodą,
control group, watered with water,
- 4 próby z dawkami od 5kg do 20kg pofermentu na hektar ziemi uprawnej,
4 samples with doses from 5 kg to 20 kg digestate per hectare of arable land,
• rośliny podlewano taką ilością wody, aby utrzymać lekki nadmiar w stosunku do dziennego zapotrzebowania,
plants watered with sufficient water to maintain a slight excess in relation to the daily demand,
• temperatura: 18oC-20oC,
temperature: 18oC-20oC,
• średnia wilgotność powietrza: 75%
average humidity: 75%
• co 3 tygodnie badano:
every 3 weeks:
- przyrosty masy zielonej roślin,
increases the mass of green plants was tested
www.pl.wikipedia.org/wiki/Życica_wielokwiatowa
Pomidor Tukan F1
Tukan F1 Tomato
• badanie prowadzono na sadzonkach pomidorów w 15 donicach, mieszczących po 9 dm3 gleby, przez okres 8
tygodni (56 dni);
study was carried out on tomato seedlings in the 15 pots, containing 9 dm3 of soil over a period of eight
weeks (56 days);
• serie:
series
- próba kontrolna – podlewana wodą,
control group, watered with water,
- próby z 25%, 50% i 100% zawartością optymalnej dawki składników pokarmowych,
samples with 25%, 50%, and 100% content of optimal nutrients dose,
- próba podlewana pofermentem, bez domieszki wody;
sample watered with digestate, without addition of water;
• sadzonki podlewano taką samą ilością wody w dwudniowych odstępach;
seedlings were watered with the same amount of water at two day long intervals;
• co 7 dni badano:
every seven days
- zawartość składników pokarmowych w glebie, przyrosty masy zielonej roślin,
masę i ilość uzyskanych owoców.
content of nutrients in the soil, increases the mass of green plants,
weight and quantity of fruit obtained were tested. http://www.tvr24.pl/
WYNIKI
RESULTS
Życica wielokwiatowa / Lolium multiflorum
Przyrosty suchej masy w
zależności od ilości
podawanego pofermentu
Biomass growth for
different digestate doses
Pomidor Tukan F1
Tukan F1 Tomato
Liście sadzonek podlewanych czystą woda oraz mieszaniną zawierającą
100% dziennej dawki składników pokarmowych
Seed leaves watered with clear water and with a mixture of 100%
demand of nutrients
Grona owocowe oraz owoce z prób: z dawką 100%, z dawką 50%, z dawką
25% oraz kontrolnej
Fruits of groups: control, 100% dose, 50% dose, 25% dose and control
sample
Zawartość składników odżywczych w glebie próby kontrolnej
The content of nutrients in the soil of the control sample
Nutr
ien
t
Week
Pomidor Tukan F1
Tukan F1 Tomatoe
0
2
4
6
8
10
12
14
Próba
kontrolna
Dawka
25%
Dawka
50%
Dawka
100%
Surowy
poferment
Śre
dni
prz
yro
st [
cm/d
zień
]
0
20
40
60
80
100
120
Próba
kontrolna
Dawka
25%
Dawka
50%
Dawka
100%
Surowy
poferment
Śre
dnia
mas
a ow
ocó
w [
g]
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Próba
kontrolna
Dawka
25%
Dawka
50%
Dawka
100%
Surowy
poferment
Cał
kow
ity p
lon [
g]
Aver
age
gro
wth
incr
ease
[cm
/day
]
Aver
age
mas
s of
fruit
s [g
]
Tota
l yie
ld [
g]
Odwadnianie pofermentu
Dewatering of digestate
• wirowanie za pomocą wirówki sedymentacyjnej (0,5m3/h)
centrifuging (0.5m3/h)
• koagulacja za pomocą koagulantu żelazowego siarczanu żelaza (III)
coagulation by using the ferric coagulant – ferrous sulphate (III)
• flokulacja za pomocą polielektrolitu kationowego poliakrylamidu
flocculation by using the cationic polyelectrolyte – polyacrylamide
• zastosowanie systemu osadu czynnego pracującego w układzie nitryfikacja-
denitryfikacja do biologicznego oczyszczania odcieku
application of nitrification and denitrification processes in order to remove
nitrogen compouds from liquid phase of digestate
• opracowanie strategii odzysku fosforu
to develop strategies for the recovery of phosphorus
Cel pracy
Goal of research
USUWANIE I ODZYSK ZWIĄZKÓW BIOGENNYCH
P. Kowal, J. Majtacz, H. Al-Hazmi, A. Tuszyńska, K. Czerwionka, J. Mąkinia
Wprowadzenie
• Charakterystyka składu
odcieków
• Potrzeba zagospodarowania
odcieków
• Metody intensyfikacji procesu
usuwania azotu
• Metody odzysku fosforu
• Zintegrowana technologia
usuwania azotu i odzysku
fosforu
Charakterystyka odcieków z beztlenowej fermentacji
osadów
Wskaźnik Jednostka
Odcieki z
układu
pilotowego
Odcieki z oczyszczalni
Gdańsk Gdynia Słupsk
ChZT g O2/m3 2 600 990 550 500
NO3-N g N/m3 3,30 1,60 1,50 1,50
NO2-N g N/m3 0,60 0,20 0,10 0,10
NH4-N g N/m3 900 880 650 780
Pog g P/m3 11 202 300 202
Metody usuwania azotu z odcieków
• Metody biochemiczne – Konwencjonalna nitryfikacja-
denitryfikacja
– „Skrócona” nitryfikacja-denitryfikacja (poprzez NO2-N)
– Deamonifikacja (częściowa nitryfikacja-anammox)
– Inne (heterotroficzna nitryfikacja, autotroficzna denitryfikacja)
• Metody fizyko-chemiczne
Usuwanie azotu z odcieków - stanowiska badawcze
Laboratoryjny reaktor SBR
I Objętość 2 x 10 dm3
I Pełna automatyka (dopływ i odpływ
ścieków, regulacja temperatury, stężenia
tlenu i pH)
Pilotowy reaktor SBR
I Objętość 250-500 dm3
I Pełna automatyka (dopływ i odpływ
ścieków, regulacja temperatury, stężenia
tlenu i pH)
0
8
16
24
32
40
0 1 2 3 4 5 6 7 8Time, h
N, co
ncen
trati
on
, g
N/m
3
0
100
200
300
400
500
CO
D, g
O2/m
3
Denitrification phaseNitrification phase
● - COD ▬ - N-NH4+ ▬ - N-NO-
3 ▬ - N-NO-2;
Przykładowe wyniki pomiarów –
skala laboratoryjna (1 doba)
0
8
16
24
32
40
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Time, h
N, co
ncen
trati
on
, g
N/m
3
0
100
200
300
400
500
CO
D, g
O2/m
3
Denitrification phaseNitrification phase
Przykładowe wyniki pomiarów –
skala laboratoryjna (20 doba)
● - COD ▬ - N-NH4+ ▬ - N-NO-
3 ▬ - N-NO-2;
Przykładowe wyniki pomiarów –
skala pilotowa (20 doba)
0
8
16
24
32
40
0 1 2 3 4
Time, h
N, co
ncen
trati
on
, g
N/m
3
0
100
200
300
400
500
CO
D, g
O2/m
3
Denitrification phaseNitrification phase
● - COD ▬ - N-NH4+ ▬ - N-NO-
3 ▬ - N-NO-2;
Szybkość nitryfikacji Szybkość denitryfikacji
Podsumowanie wyników pomiarów
– zmiana szybkości nitryfikacji i denitryfikacji
Szybkość denitryfikacji – I seria Szybkość denitryfikacji – II seria
Podsumowanie wyników pomiarów
– zmiana szybkości nitryfikacji i denitryfikacji
wawa-tech.pl www.kemipol.com.pl phosphorusplatform.eu
Mg2+ + NH4+ + PO4
3− + 6H2O ↔ MgNH4PO4·6H2O (struwit) Stosunek:
1 (Mg2+) : 1 (NH4+ ) : 1 (PO4
3 –)
wawa-tech.pl
Problem? Korzyść!
Możliwości odzysku fosforu z odcieków
- temperatura T = 25oC
- pH = 9
- czas reakcji, t = 1 h
- szybkość mieszania, 240 obr./min
Parametry pracy układu
- odcieki po procesie fermentacji (70 g PO4-P/m3 i 650 gNH4-N/m3)
z dodatkiem polimeru anionowego Kemira C492UP
- roztwór alkalizujący: 1 molowy NaOH
- roztwory jonów magnezu: MgCl2.6H2O, MgSO4
.7H2O
Surowce
Metodyka badań strącania struwitu
w warunkach laboratoryjnych
Związek magnezu
MgCl2 MgSO4
Daw
ka
ma
gn
ezu
, m
g M
g/l
50
110
Wyniki badań – struwit wytworzony
w warunkach laboratoryjnych
MgCl2 MgSO4
Efektywność usuwania PO4-P i NH4-N w trakcie
strącania struwitu w warunkach laboratoryjnych
• Oczyszczanie odcieków i odzysk fosforu jako
alternatywa dla rolniczego zagospodarowania
pofermentu
• Efektywność usuwania azotu z odcieków - >90%,
a szybkość procesu denitryfikacji - >10 g N/(g smo.h)
• Efektywność odzysku fosforu w postaci struwitu - >50%,
zależna od wielu czynników
• Możliwość integracji procesów usuwania azotu i odzysku
fosforu (w formie struwitu) z odcieków
Podsumowanie i wnioski