Metodologia Kontakt
Oczyszczalnia ścieków mleczarskich z bioreaktorem membranowym: ciemne zbiorniki buforowe, reaktory i kontenery technologiczne.

Badania BMPOsady ściekowe i przemysłowe

Osad biologiczny z oczyszczalni mleczarskiej — BMP: 2 badania, średnia ważona 293 m³ CH₄/t s.m.o.

Osad biologiczny z oczyszczalni mleczarskiej to materiał o bardzo zmiennym składzie; rekordy z kilku prac różnią się wyraźnie, co odzwierciedla jego niejednorodność.

ocena: negatywnyCH₄ ≈ 66 % (szacunek)

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Wehrle Werk AG / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 4.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona
293m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
125–461m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
2badania
Publikacje
2źródła
Temperatury
35 °C, 37 °Ctestu

Metan w biogazie

Wysoka zawartość metanu · ≈ 6,6 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (białko z azotu ogólnego (N 5,6 % s.m. × 6,25); bogaty w tłuszcz (klasyfikacja procesowa)) i wydajności grup związków wg FNR.

Jak liczymy i co oznaczają strefy

Ocena dla biogazowni

negatywny — ocena redakcji dla biogazowniMoże zagrozić stabilności procesu — nie warto go brać nawet z dużą dopłatą

Potencjał na tonę masy świeżej niski (22 m³ CH₄/t); ryzyko procesu: tłuszcze, białko / azot, inhibitory. Bez dodatkowych wymagań obsługi. Niski potencjał przy ryzyku procesu i kosztach obsługi.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę 0

  • ±0potencjał 22 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 293 × s.m. 9,4 % × s.m.o. 81 %)

Stabilność procesu −2

  • −1tłuszcze: ryzyko kumulacji długołańcuchowych kwasów tłuszczowych (LCFA), flotacji i przeciążenia
  • −0,5białko / azot: ryzyko inhibicji amoniakiem przy wyższym udziale
  • −0,5inhibitory: naturalne lub pozostałości (np. limonen, polifenole, antybiotyki, metale)

Obsługa i koszty 0

  • 0brak czynników

Suma punktów: −2 · progi: ≥ 2,5 bardzo dobry, ≥ 1 dobry, poniżej — neutralny; negatywny przy skumulowanym ryzyku procesu.

Niski potencjał przy ryzyku procesu i kosztach obsługi.

Ocena redakcji wg metodyki · pewność oceny: niska · bez cen rynkowych

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 2 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Osad biologiczny z oczyszczalni mleczarskiejSkumulowana produkcja metanu w czasie dla 2 rekordów oraz średnia ważona 293 m³ CH₄/t s.m.o.. 2 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).01002003004005000510152025303540czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Rico i in. (2014): 125 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Browne i in. (2013): 461 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia293

Linie przerywane to przebieg modelowy (kinetyka I rzędu, B(t) = B₀·(1 − e−kt)); z publikacji pochodzi punkt końcowy. Wszystkie krzywe są modelowe.

Skumulowana produkcja metanu w czasie testu [m³ CH₄/t s.m.o.]. Gruba linia to średnia ważona wszystkich rekordów (293); kropki oznaczają wartości końcowe podane w publikacjach. Wskaż wykres, aby odczytać wartości; kliknij pozycję legendy, aby ukryć lub pokazać rekord.

Rekordy i źródła

Pobierz CSV
ŹródłoBMP
m³ CH₄/t s.m.o.		TemperaturaPróbkaKrzywa
Rico i in. (2014) DOI12535 °C · mezofilowyodwodniony osad biologiczny mleczarni (oryg.: „dewatered biological sludge from dairy factory (DSL1)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Browne i in. (2013) DOI46137 °C · mezofilowyosad z biologicznego oczyszczania ścieków z przetwórstwa sera (oryg.: „bio treatment sludge from cheese processing”) · obróbka: rozdrobnienie/przygotowanie próbki (MY-D: obróbka fizyczna)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona293średnia arytmetyczna 293, SD 238

Typowy skład

Sucha masa (s.m.)
9,4% (zakres 9,4–9,4)
Sucha masa organiczna (s.m.o.)
81 % s.m. (zakres 81–81)
Azot
5,6 % s.m.
Stosunek C/N
7,8

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 1 oznaczenie, sucha masa organiczna: 1 oznaczenie. S.m. z jednego oznaczenia – wartość orientacyjna. C/N obliczono jako iloraz zawartości C i N (% s.m.) z tego samego źródła.

Źródła: Browne i in. (2013).

Skład surowca zmienia się między partiami — do obliczeń instalacji użyj analizy własnej próbki. Wartości typowe kalkulator wstawia automatycznie.

Właściwości procesowe

  • bogaty w tłuszcze
  • bogaty w białko
  • zmienny skład
  • zawiera inhibitory
  • klasyfikacja redakcji

Niska pewność: opis oparty na ogólnych cechach grupy substratów, a nie na badaniach tego materiału. Traktuj go jako wskazówkę do weryfikacji.

Zalety

  • Potencjał metanowy w zbiorze BMP Substraty.pl: średnia ważona 293.0 m³ CH₄/t s.m.o. (SD 237.6; 2 rekordów, 2 źródeł).
  • Gdy zawiera tłuszcze mleczne, potencjał rośnie (Long i in. 2012).

Wady i ryzyka

  • Skład bardzo zmienny.
  • Resztki środków dezynfekcyjnych i soli z mycia mogą hamować (Chen i in. 2008).
  • Białko -> amoniak.

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Brak źródłowego progu; zaczynać nisko.

Wprowadzaj stopniowo, zaczynając od małej dawki i obserwując proces (np. FOS/TAC, pH, skład gazu).

Źródła danych procesowych

  1. Hagos i in. (2017). Anaerobic co-digestion process for biogas production: progress, challenges and perspectives. Renew. Sustain. Energy Rev.
  2. Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
  3. Long i in. (2012). Anaerobic co-digestion of fat, oil, and grease (FOG): A review of gas production and process limitations. Process Saf. Environ. Prot.
  4. Chen, Cheng, Creamer (2008). Inhibition of anaerobic digestion process: A review. Bioresour. Technol.
  5. Appels i in. (2008). Principles and potential of the anaerobic digestion of waste-activated sludge. Prog. Energy Combust. Sci.

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Osad z oczyszczalni mleczarskiej powstaje przy biologicznym oczyszczaniu ścieków z mleczarni, serowni i zakładów przetwórstwa mleka. Zawiera nadmiar biomasy bakteryjnej (osad czynny), a często także tłuszcze i białka mleczne wyłapane w procesie flotacji. W zbiorze jest kilka rekordów: odwodniony osad biologiczny z mleczarni oraz osad z biologicznego oczyszczania ścieków z przetwórstwa sera. Osad zagęszcza się i odwadnia, a następnie kieruje do zagospodarowania.

Właściwości istotne dla fermentacji

Skład zależy od tego, czy w oczyszczalni zastosowano flotację tłuszczu i na ile osad jest zmieszany z tłuszczami. Biomasa bakteryjna ma ściany komórkowe, które utrudniają rozkład, dlatego osad czynny fermentuje gorzej niż osad wstępny. Jeśli osad zawiera dużo tłuszczu mlecznego, potencjał rośnie, lecz rośnie też ryzyko inhibicji LKT. Wysoka zawartość białka sprzyja amoniakowi. Osad z oczyszczalni zawiera także sole (z mycia chemikaliami) i może zawierać pozostałości środków dezynfekcyjnych.

Jak czytać rozrzut wyników

Rekordy różnią się bardzo, a ta rozbieżność jest typowa. Osady z różnych zakładów różnią się technologią oczyszczania, wiekiem osadu, obecnością tłuszczów, stopniem odwodnienia i sposobem przechowywania. Wpływ mają też stosunek substratu do inokulum, temperatura i długość testu, a osad po odwodnieniu bywa gorzej dostępny niż świeży. Niewielka liczba rekordów nie pozwala wskazać wartości typowej.

W praktyce biogazowni

Osady z oczyszczalni mleczarskich bywają fermentowane w komorach oczyszczalni lub razem z innymi odpadami mleczarskimi. Wymagają kontroli tłuszczu i amoniaku, a poferment trzeba zagospodarować zgodnie z przepisami. Osady ściekowe z przemysłu spożywczego są odpadami (grupa 02 lub 19), a ich przyjęcie wymaga zezwolenia. Jeśli zawierają składniki pochodzenia zwierzęcego, mogą podlegać przepisom o ubocznych produktach zwierzęcych.

Dla operatora ważne jest też, że osady z przemysłu spożywczego są zwykle bogatsze w substancję organiczną niż osady komunalne, ale ich ilość i skład zależą od profilu produkcji. Warto więc prowadzić regularne badania i unikać planowania na podstawie pojedynczych wartości literaturowych.

Ponieważ opis zbioru jest krótki, konieczne jest wykonanie własnego testu BMP.

Metodyka w skrócie

BMP to ilość metanu uzyskana z suchej masy organicznej (s.m.o., ang. VS) w teście okresowym, podawana w m³ CH₄ na tonę s.m.o. (liczbowo tyle samo co NmL CH₄/g VS w publikacjach) i przeliczona na warunki normalne (0 °C, 101,325 kPa). Średnia ważona daje każdej publikacji łączną wagę 1, dzieloną po równo między jej wyniki dla danego substratu — praca z dwudziestoma odmianami nie przeważa pracy z jedną próbką. W programach międzylaboratoryjnych jednostką jest laboratorium (łączna waga 1), a w jego obrębie waga testu rośnie z liczbą butelek (powtórzeń). Wyniki po obróbce wstępnej (np. termicznej, chemicznej, enzymatycznej) pokazujemy osobno i nie wliczamy ich do średniej.

Linie ciągłe to krzywe zmierzone w testach. Gdy publikacja podaje tylko wynik końcowy, rysujemy przebieg modelowy kinetyki pierwszego rzędu, B(t) = B₀·(1 − e−kt): z publikacji pochodzi wyłącznie punkt końcowy, a kształt krzywej służy jedynie wizualizacji — nie odczytuj z niego produkcji w konkretnym dniu. Dla tego substratu przyjęto k = 0,091 d−1 (brak danych kinetycznych dla grupy – przyjęto medianę wszystkich dostępnych stałych k (93 wartości) = 0.091 d⁻¹).

Statystyki opisują rozrzut opublikowanych wyników — to zestawienie opisowe, a nie metaanaliza ani gwarancja uzysku w instalacji.

Pełna metodyka i zasady korekt

Bibliografia

  1. Rico, C.; Diego, R.; Valcarce, A.; Rico, J.L. (2014). Biogas Production from Various Typical Organic Wastes Generated in the Region of Cantabria (Spain): Methane Yields and Co-Digestion Tests. Smart Grid and Renewable Energy 05(06), 128–136. DOI: 10.4236/sgre.2014.56012 DOI
  2. Browne, J.D.; Allen, E.; Murphy, J.D. (2013). Evaluation of the biomethane potential from multiple waste streams for a proposed community scale anaerobic digester. Environmental Technology 34(13-14), 2027–2038. DOI: 10.1080/09593330.2013.812669 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Osady ściekowe i przemysłowe”