Gil et al., (2018) proveli su istraživanje utjecaja mikrovalnog pretprocesiranja na polukontinuiranu anaerobnu digestiju otpadnog mulja. Mikrovalna obrada, kao alternativa konvencionalnim termičkim metodama, omogućava bržu i kontroliraniju obradu mulja te uništava patogene, što potencijalno poboljšava biodegradaciju i proizvodnju metana.
U istraživanju su korištene dvije grupe uzoraka: sirovi otpadni mulj i mikrovalno pretretirani mulj. Analizirani su različiti parametri kao što su ukupni kemijski zahtjevi za kisikom (TCOD), ukupni (fiksirani) čvrsti otpad (FS), ukupni hlapivi čvrsti otpad (TVS) i razine amonijaka (N-NH4+). Anaerobna digestija provodila se u laboratorijskim uvjetima koristeći četiri staklena reaktora pod mezofilnim uvjetima kako bi se pratila produkcija metana.
Rezultati su pokazali da mikrovalno pretprocesiranje značajno poboljšava biorazgradivost i proizvodnju metana u usporedbi s kontrolnim muljem. Primjećeno je do 20 % poboljšanja u prinosu metana. Osim toga, veća opterećenja dovela su do akumulacije slobodnog amonijaka, povećanja pH vrijednosti i destabilizacije sustava.
Tablica 1 pruža detaljne analitičke karakteristike triju uzoraka: sirovi komunalni mulj, mikrovalno pretretirani komunalni mulj i inokulum. Parametri koji su analizirani uključuju pH, hlapljivu kiselinu (VA, izraženu u kg C₂/m³), alkalitet (izražen u kg CaCO₃/m³), ukupni kemijski zahtjev za kisikom (TCOD, izražen u kg O₂/m³), topivi kemijski zahtjev za kisik (SCOD, također u kg O₂/m³), ukupne čvrste tvari (TS, izražene u kg/m³), fiksne čvrste tvari (FS, u kg/m³), hlapljive čvrste tvari (VS, u kg/m³), ukupni dušik (N-TKN, u kg/m³), topivi ukupni dušik (STN, u kg/m³), ukupni ugljik (TC, u kg/m³), anorganski ugljik (IC, u kg/m³), i ukupni organski ugljik (TOC, u kg/m³).
Tablica 1. Karakteristike istraživanih uzoraka
Istraživani parametar Otpadni mulj Obrađeni otpadni mulj Inokulum pH 6.42 ± 0.02 6.30 ± 0.02 7.47 ± 0.04 VA (kg C2/m3) 0.710 ± 0.020 2750 Nd Alkalinity (kg CaCO3/ m3) 3.118 ± 0.050 3.170 ± 0.050 Nd TCOD (kg O2/ m3) 27.460 ± 0.180 27.125 ± 0.200 15.710 ± 0.615 SCOD (kg O2/ m3) 6.570 ± 0.115 7.275 ± 0.050 0.565 ± 0.025 TS (kg / m3) 21.943 ± 0.120 22.031 ± 0.069 17.660 ± 0.085 FS (kg / m3) 4.435 ± 0.220 4.395 ± 0.050 7.105 ± 0.035 VS (kg / m3) 17.571 ± 0.285 17.636 ± 0.019 10.555 ± 0.050 N-TKN (kg / m3) 2.882 ± 0.066 2.851 ± 0.150 Nd STN (kg / m3) 1.327 ± 0.001 1.527 ± 0.001 0.585 ± 0.015 TC (kg / m3) 3.414 ± 0.001 3.600 ± 0.001 0.960 ± 0.040 IC (kg / m3) 0.189 ± 0.001 0.248 ± 0.001 0.685 ± 0.025 TOC (kg / m3) 2.225 ± 0.001 3.500 ± 0.001 0.275 ± 0.025
Autori zaključuju da se primjena mikrovalne obrade komunalnog mulja pokazala kao efikasna tehnika koja nudi značajne prednosti za anaerobnu digestiju, prvenstveno kroz poboljšanje biorazgradivosti i povećanja proizvodnje metana. Korištenje ove tehnologije rezultiralo je s do 20 % većim prinosom metana u usporedbi s neobrađenim muljem, što ističe njezin potencijal za poboljšanje energetske učinkovitosti u postrojenjima za obradu otpadnih voda.
Ovo istraživanje također ukazuje na mogućnost smanjenja volumena sirovina i operativnih troškova, što bi moglo značajno utjecati na ekonomsku isplativost postrojenja. Autori također navode da bi se daljnje istraživanje trebalo fokusirati na prilagodbu parametara predobrade, što uključuje frekvenciju mikrovalova, trajanje izlaganja i energetsku učinkovitost, kako bi se maksimizirala korist tehnologije uz smanjenje troškova. Također, važno je razmotriti integraciju mikrovalne obrade s drugim tehnologijama u svrhu potencijalnog pozitivnog sinergijskog učinka. Implementacija ovih tehnologija na većoj skali podrazumijeva detaljnu analizu utjecaja na okoliš, uključujući potencijalno smanjenje emisije stakleničkih plinova i poboljšanje kvalitete krajnjeg produkta koji se može koristiti kao gnojivo.
Literatura
Gil A., Siles J.A., Martín M.A., Chica A.F., Estévez-Pastor F.S., Toro-Baptista E. (2018). Effect of microwave pretreatment on semi-continuous anaerobic digestion of sewage sludge. Renew Energy 115: 917–925. doi:10.1016/j.renene.2017.07.112
SAVJETODAVNI PARTNER
