The utilisation of zeolites for the reduction of ammonium concentration in biogas processes

Anna Hajduk,

Marcin Dębowski,

Marcin Zieliński,

Paulina Rusanowska

Abstrakt

Celem zrealizowanych prac badawczych było określenie wpływu zastosowania zeolitów w procesie usuwania azotu amonowego z systemów biologicznej transformacji substratów organicznych do biogazu w procesie fermentacji metanowej. Udowodniono, że najwyższą efektywność usuwania amoniaku z osadu beztlenowego uzyskano przy zastosowaniu dawki zeolitu wynoszącej 10 g/dm3. Zawierała się ona w zakresie od 37,87 ± 0,54% do 46,01 ± 0,8%. Eksperyment udowodnił liniową zależność między dawką zeolitu w zakresie od 1 g/dm3 do 10 g/dm3 a efektywnością sorpcji N-NH4 oraz stężeniem końcowym tego parametru. Największa jednostkowa ilość N-NH4 sorbowana była w wariancie, w którym zastosowana dawka zeolitu wynosiła 1 g/dm3. W odniesieniu do osadu pofermentacyjnego mieściła się w zakresie od 161,74 ± 2,01 mgN-NH4/g do 132 ± 4,7 mgN-NH4/g, natomiast w przypadku odcieku mieściła się w przedziale 112 ± 8,54 mgN-NH4/g do 122 ± 12,90 mgN-NH4/g.

Słowa kluczowe: fermentacja metanowa, azot amonowy, zeolity, osad fermentacyjny, odciek z osadu fermentacyjnego
References

[1] Pilarska A., Pilarski K., Krysztofiak A., Dach J., Witaszek K., Impact of additives on biogas efficiency of sewage sludge, Agricultural Eng., Vol. 3(151), 2014, 139-148.
[2] Dinamarca S., Aroca G., Chamy R., Guerrero L., The influence of pH in the hydrolytic stage of anaerobic digestion of the organic fraction of urban solid waste, Water Sci. Technol., Vol. 48, 2003, 249–254.
[3] Ahring, B. K., Perspectives for anaerobic digestion, Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. Vol. 81, 2003, 1-30.
[4] Vavilin V. A., Fernandez B., Palatsi J., Flotats X., Hydrolysis kinetics in anaerobic degradation of particulate organic material: an overview, Waste Manage., Vol. 28, 2008,939-951.
[5] Chen Y., Cheng J.J., Creamer K.S., Inhibition of anaerobic digestion process: a review, Bioresour. Technol., Vol. 99, 2008, 4044-4064.
[6] Baykal B.B., Guven D.A., Performance of clinoptilolite alone and in combination with sand filters for the removal of ammonia peaks from domestic wastewater, Water Sci Technol., Vol. 35(7), 1997, 47-54.
[7] Spreczyńska E., Wykorzystanie zeolitu do usuwania jonów azotu amonowego z cieczy osadowej, Engineering and Protection of Environment, Vol. 19(3), 2016, 391-399 (in Polish).
[8] Wiśniowska E., Karwowska B., Sperczyńska E., Interwencyjne wykorzystanie zeolitów w oczyszczaniu ścieków, Zeszyty Naukowe Inżynieria Środowiska, Vol. 160(40), 2015, 56-63 (in Polish).
[9] Gupta V.K., Sadegh H., Yari M., Shahryari Ghoshekandi R., Maazinejad B., Chahardori M. Removal of ammonium ions from wastewater a short review in development of efficient methods, Global J. Environ. Sci. Manage., Vol. 1(2), 2015, 149-15.
[10] El-Shafey O., Fathy N.A., El-Nabarawy T., Sorption of ammonium ions onto natural and modified Egyptian kaolinites: kintic and equilibrium studies, Adv. Phys. Chem., Vol. 2014, 2014, 12.
[11] Kocatürk-Schumacher N.P., Bruun S., Zwart K., Jensen L.S., Nutrient recovery from the liquid fraction of digestate by clinoptilolite, Clean Soil Air Water, Vol. 45(6), 2017, DOI: 10.1002/clen.201500153.