TECHNOLOGIES OF SEWAGE SLUDGE RECYCLING OF TREATMENT PLANT
 The sewage treatment facilities in Lviv are built according to technological schemes that do not involve the use of sewage sludge. An analysis of the use and disposal of sewage sludge indicates that only a small part of them is used as a fertilizer or burned. The vast majority of sedim...
Gespeichert in:
| Datum: | 2018 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/13 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103035983265792 |
|---|---|
| author | Klius, V. |
| author_facet | Klius, V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "V. Klius",
"institution": null
}
] |
| author_sort | Klius, V. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:06Z |
| description |  The sewage treatment facilities in Lviv are built according to technological schemes that do not involve the use of sewage sludge. An analysis of the use and disposal of sewage sludge indicates that only a small part of them is used as a fertilizer or burned. The vast majority of sediments are stored on the sludge sites which affects the environment negatively.
The purpose of the work is an experimental study of the possibility of sewage sludge recycling of Lviv sewage treatment plants by technologies of anaerobic fermentation and gasification.
As a result of experiments on anaerobic fermentation of fresh sewage sludge, it has been found that they have a sufficient biogas potential. In particular, in a biogas reactor at a mesophilic regime, the degree of destruction of organic matter of sediments is in the range from 71 to 79.8% during the processing of 25 days. The specific output of biogas is 0.3 m3/m3∙day with a volumetric concentration of methane in biogas of 62.5 to 67.1%.
The energy-efficient technology for the disposal of sediment from sludge sites was developed. It consists of two stages, namely the production of fuel pellets from the sludge and the thermochemical processing of granules by the method of partial gasification. According to the developed technology, fresh sludge was processed from Lviv sewage treatment plants. As a result of partial gasification, the flammable gas, coke residue, and condensate were obtained. The output of combustible comprised 1.24 m3/kg. The heat of combustion of combustible gas came to 6.93 MJ/m3. The yield of the coke oven residue accounted for 35% of the dry weight of the granules. The condensate contains dissolved organic compounds, with CHC constituting 110.4 g O2/dm3.
During the processing, the volume of sludge is from 6 to 8 times decrease. Ash can be used for the production of building materials. The condensate can be disposed of in an anaerobic reactor. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:36:47Z |
| format | Article |
| fulltext |
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 78
УДК 628.32:628.385:663.142
ТЕХНОЛОГІЇ ПЕРЕРОБКИ ОСАДІВ СТІЧНИХ ВОД
КАНАЛІЗАЦІЙНИХ ОЧИСНИХ СПОРУД
В.П.Клюс, канд. техн. наук, Г.О.Четверик, З.В.Маслюкова,
Інститут відновлюваної енергетики НАН України,
02094, м. Київ, вул. Гната Хоткевича 20А, тел./факс +38-044-206-28-09, e-mail: biomassa@ukr.net
Наведено результати експериментальних досліджень переробки осадів стічних вод шляхом анаеробного бродіння та гази-
фікації. Визначено ступінь деструкції органічної речовини, вихід біогазу та вміст метану в біогазі. Розроблено енергоефе-
ктивну технологію утилізації осадів з мулових майданчиків, за якою проведено переробку свіжих осадів. Визначено тепло-
ту згоряння генераторного газу та вихід коксозольного залишку. Бібл. 12, табл. 1, рис. 3.
Ключові слова: біогаз, стічні води, осади, анаеробне бродіння, газифікація.
TECHNOLOGIES OF SEWAGE SLUDGE RECYCLING OF TREATMENT PLANTS
Kliys V., PhD, Chetveryk H. , Masliukova Z.,
Institute of Renewable Energy of NAS of Ukraine,
Hnata Khotkevycha, 20A, 02094, Kyiv, Ukraine, phone/fax +38-044-206-28-09, e-mail: biomassa@ukr.net
The results of experimental researches of sewage sludge processing by anaerobic fermentation and gasification are presented. The
degree of degradation of organic matter and biogas output and methane content in biogas are determined. The energy-efficient tech-
nology for the disposal of sludge from sludge sites has been developed which has been used for the processing of fresh sediments.
The heat of combustion of the generator gas and the output of the coke oven residue are determined. Refences 12, tables 1, fig. 3.
Key words: biogas, sewage water, sludge, anaerobic digestion, gasification.
Клюс В.П.
Klius V.
Відомості про автора: працює в Інсти-
туті відновлюваної енергетики НАН
України, зав. відділом відновлюваних
органічних енергоносіїв, старший науко-
вий співробітник. Кандидат технічних
наук (1980 рік).
Область наукової діяльності: біоенер-
гетика, газифікація біомаси, переробка
органічних відходів.
Публікації: 65 наукових публікацій, у
тому числі 18 патентів.
ORCID: 0000-0001-8536-3211
Information about the author: Institute of
Renewable Energy of NAS of Ukraine, head
of bioenergy department, senior researcher.
PhD since 1980 year.
Research area: bioenergy, gasification of
biomass, organic waste utilization.
Publications: 65 scientific publications,
including 18 patents.
ORCID: 0000-0001-8536-3211
Четверик Г.О.
Chetveryk H.
Відомості про автора: працює в Інсти-
туті відновлюваної енергетики НАН
України, науковий співробітник.
Область наукової діяльності: біогаз,
переробка органічних відходів.
Публікації: 37 наукових публікацій, у
тому числі 3 патенти.
ORCID: 0000-0001-9398-1968
Information about the author: Institute of
Renewable Energy of NAS of Ukraine,
researcher.
Research area: biogas, organic waste utili-
zation.
Publications: 37 scientific publications,
including 3 patents.
ORCID: 0000-0001-9398-1968
© В.П.Клюс, Г.О.Четверик, З.В.Маслюкова, 2018
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 79
Маслюкова З.В.
Masliukova Z.
Відомості про автора: працює в Інсти-
туті відновлюваної енергетики НАН
України, науковий співробітник.
Область наукової діяльності: біогаз,
переробка органічних відходів.
Публікації: 55 наукових публікацій, у
тому числі 1 патент.
ORCID: 0000-0002-4180-7930
Information about the author: Institute of
Renewable Energy of NAS of Ukraine,
researcher.
Research area: biogas, organic waste utili-
zation.
Publications: 55 scientific publications,
including 1 patent.
ORCID: 0000-0002-4180-7930
Перелік використаних позначень та скорочень:
4СНС – об’ємна концентрація метану в біогазі, %;
БГT – температура біогазу за умов навколишнього се-
редовища, К;
2СОС – об’ємна концентрація вуглекислого газу в біога-
зі, %;
БГР – тиск біогазу за умов навколишнього середови-
ща, кПа;
БГ,н.уV – об’єм виробленого біогазу за нормальних умов,
дм3;
нР – тиск насиченої водяної пари, кПа;
БГ,н.уV – фактичний об’єм виробленого біогазу, дм3; КОС – каналізаційні очисні споруди;
0T – стандартна температура за нормальних умов, К; СОР – суха органічна речовина;
0Р – стандартний тиск за нормальних умов, кПа; СР – суха речовина
Вступ. Каналізаційні очисні споруди (КОС) в
Україні, зокрема у м. Львові, збудовано за техно-
логічними схемами, якими не передбачено вико-
ристання осадів стічних вод. Методами оброб-
лення осадів первинних відстійників є їхнє зне-
воднення та тривале зберігання на мулових май-
данчиках. На сьогодні мулові майданчики, на-
приклад львівських КОС, переповнені, займають
площу 22 га, на якій накопичено понад 1,6 млн
тонн осадів і щодня на них вивозиться по 3 тис.
тонн свіжих осадів [1, 2].
Осади стічних вод чинять негативний вплив
на ґрунтові води, відкриті водойми та повітряний
басейн. Під час часткового анаеробного розкладу
на мулових полях в атмосферу виділяється метан,
який є парниковим газом. Поліпшити екологіч-
ний стан можна за допомогою переробки свіжих
та накопичених осадів. Свіжі осади мають доста-
тній біогазовий потенціал. Натомість висушені
осади придатні до термічної конверсії у генера-
торний газ. Отож, метою роботи є експеримен-
тальне дослідження можливості переробки кана-
лізаційних осадів за технологіями анаеробного
бродіння та газифікації.
Анаеробне бродіння осадів стічних вод. Як
показує світовий досвід, ефективним методом
переробки свіжих осадів стічних вод є анаероб-
ний метод [2–4].
Матеріали та методи.
Матеріали: свіжі осади стічних вод, зібрані
на львівських КОС; як інокулят було взято збро-
джену масу після анаеробної переробки ко-
ров’ячого гною та зброджену масу з діючої біога-
зової установки.
Методи. Масова концентрація сухої речови-
ни (СР) визначалася згідно з ДСТУ EN
12048:2005 [5]. Масова концентрація золи у су-
хому залишку визначалася згідно з ГОСТ 26714-
86 [6]. Об’єм виробленого біогазу визначався за
допомогою способу витискування еквівалентного
об’єму рідини. Об’ємну концентрацію вуглекис-
лого газу в біогазі визначали за допомогою газо-
аналізатора ГХЛ-1. Об’ємну концентрацію мета-
ну в біогазі визначали виходячи з того, що за
умов збалансованого та стійкого виділення біога-
зу справджуються залежності [7]:
4 2
4 2
95 100%
або 97,5 2,5% ,
СН СО
СН СО
С С
С С
(1)
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 80
де
4СНС – об’ємна концентрація метану в біогазі,
%;
2СОС – об’ємна концентрація вуглекислого
газу в біогазі, %.
Значення масової концентрації сухої
органічної речовини (СОР) та ступінь деструкції
органічної речовини визначали за залежностями,
наведеними в роботі [7].
Об’єм виробленого біогазу приведено до нор-
мальних умов для сухого газу за залежністю [8]:
0
, . ,
0
1 нБГ
БГ н у T P w БГ
БГ БГ
T PPV f f V
Т P P
, (2)
де Т0, К та Р0, кПа – стандартна температура та
тиск за нормальних умов відповідно; ТБГ, К та
РБГ, кПа – температура та тиск біогазу за умов
навколишнього середовища відповідно; Рн, кПа –
тиск насиченої водяної пари.
Зразок осадів був поділений на дві рівні час-
тини, до кожної з яких відповідно додавали
інокуляти А та В різного походження і розбавля-
ли водою, щоб вміст вологи у підготовлених суб-
стратах становив 96%. Як інокулят А було взято
зброджену масу після бродіння коров’ячого
гною, як інокулят В – зброджену масу з діючої
біогазової установки, в якій зброджувалась суміш
гнойових та рослинних відходів. Характеристики
каналізаційних осадів та інокулятів наведено в
табл. 1.
Таблиця 1. Вміст СР та СОР у мулі та інокуляті
Table 1. TS and VS in the sludge and the inoculums
Компоненти
субстратів СР, %
Зольність
СР, % СОР, %
Осади стічних вод
Інокулят А
Інокулят В
24,65±0,22
3,29±0,01
1,97±0,01
36,83±0,3
27,27±0,22
29,03±0,24
15,57±0,22
2,39±0,02
1,4±0,02
Було підготовлено чотири субстрати: дві мо-
дельні суміші МС-1 та МС-2 з осадами та іноку-
лятами А і В відповідно, а також два субстрати з
інокулятами А і В без додавання осадів (для ви-
значення залишкового біогазового потенціалу
інокуляту). Інокуляти А та B було витримано пе-
ред початком досліду в анаеробних умовах за
мезофільного режиму впродовж 10 днів для мі-
німізації впливу інокуляту на процес бродіння
осадів, перевірки якості інокуляту, його присто-
сування до нового середовища та умов бродіння.
Було створено експериментальну біогазову
установку, схему та принцип дії якої описано в
роботі [7]. Кожен реактор мав загальний об’єм
1,5 дм3 з об’ємом субстрату 1,05 дм3. Компонен-
ти модельних субстратів та їхні складові частини
було підібрано так, щоб співвідношення між СОР
мулу та СОР інокуляту становило 1:1 згідно з
рекомендаціями, наведеними в роботі [8]. За та-
ких умов виключається субстратне інгібування
активності метаногенних популяцій.
Згідно з опублікованими даними щодо бро-
діння каналізаційного мулу за мезофільного ре-
жиму зазвичай необхідно від 20 до 30 діб до при-
пинення газоутворення [9]. Згідно з рекомендаці-
ями, наведеними в роботі [8], тест щодо визна-
чення біогазового потенціалу сировини вважа-
ється завершеним, якщо добове утворення біога-
зу не перевищує 1% від кумулятивного виходу
біогазу за попередній період бродіння. Зазначи-
мо, що дослід тривав 25 діб за температури
35±0,2ºС.
Результати та обговорення. Було визначено
два основних параметри:
– ступінь деструкції органічної речовини, що
характеризує повноту процесу анаеробного
бродіння;
– вихід біогазу, що характеризує процес га-
зоутворення.
Ступінь деструкції СОР було визначено на
25-й день бродіння. Ступінь деструкції СОР у
сумішах МС-1 та МС-2 становить 71±1,5% та
79,8±1,7% відповідно. При цьому було отримано
7,46±0,16 дм3 та 8,38±0,18 дм3 біогазу в сумішах
МС-1 та МС-2 відповідно. Середнє значення
об’ємної концентрації метану в біогазі становить
62,5±2,5% та 67,1±2,5% в сумішах МС-1 та МС-2
відповідно.
Зазначимо, що питомий вихід біогазу з
біологічно розкладеної частини органічної речо-
вини (СОРб.р) у суміші МС-2 становить
834±2,7 мл/г СОРб.р, або метану 542±24,3 мл/г
СОРб.р, що узгоджується з опублікованими дани-
ми, наведеними в роботах [4, 9].
На рис. 1 наведено залежності питомого та
кумулятивного виходу біогазу, а також вмісту
метану в біогазі від тривалості бродіння для обох
субстратів.
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 81
Як бачимо, на початковій стадії процесу для
субстрату МС-2 спостерігалося збільшення
інтенсивності виходу біогазу порівняно з субстра-
том МС-1. Це пояснюється різним ступенем
адаптації мікробних популяцій до нового субстра-
ту. На 25-й день бродіння для обох субстратів от-
римали однакові показники виходу біогазу, які
становлять 0,3 м3/м3·добу. Органічне навантажен-
ня реакторів становило 12,6 г СОР/дм3. Отже для
каналізаційних осадів з вологістю 96% питомий
вихід біогазу становить 0,4 м3/м3·добу для 20 діб
бродіння за мезофільних температур.
Рис. 1. Вихід біогазу (а) та вміст метану в біогазі (б).
Fig. 1. Yield of biogas (а) and concentration of methane in the biogas (б).
На львівських КОС очищується до
440 тис. м3 господарсько-побутових та проми-
слових стоків щодня. Хімічний аналіз осадів
стічних вод засвідчив підвищений вміст
амонійних сполук та важких металів. Це може
негативно відобразитись на анаеробній переробці
осадів, а також при використанні збродженої ма-
си. Для використання збродженої маси після пе-
реробки осадів як добрива треба вилучати важкі
метали на стадії їхнього потрапляння у міську
каналізацію [1, 3].
Термохімічна переробка осадів стічних
вод. Аналіз напрямків використання та утилізації
осадів стічних вод свідчить, що лише незначна їх
частина використовується як добриво або спалю-
ється. Переважна кількість осадів зберігається на
мулових майданчиках. Одним із способів утилі-
зації осадів тривалого зберігання на мулових
майданчиках є їхній піроліз. Цей спосіб передба-
чає попереднє висушування осадів до набуття
вмісту вологи в них 5-10%, що потребує значних
енергетичних витрат [10].
В Інституті відновлюваної енергетики НАНУ
було розроблено енергоефективну технологію
утилізації осадів з мулових майданчиків. Техно-
логія складається з таких етапів:
– виробництво паливних гранул із мулу;
– термохімічна переробка гранул методом
часткової газифікації.
На рис. 2 наведено один із варіантів схеми
виробництва гранул. Мул автонавантажувачем
подається у приймальний бункер, звідки дозова-
но надходить на стрічку конвеєра. На конвеєрі з
мулу видаляються сторонні предмети (цегла,
скло, деревина), а електромагніт видаляє метал.
Очищений мул надходить у якірну мішалку, в
яку за необхідності додається тирса або подріб-
нена солома такою кількістю, щоб вміст вологи в
суміші становив 60-65%. Далі перемішана маса
надходить у шнековий екструдер, звідки вихо-
дить у вигляді гранул 10-15 мм. Гранули сітчас-
тим конвеєром транспортуються на піддони для
сушіння. Сушіння гранул відбувається відпра-
цьованим теплоносієм у тунельній багатоярусній
сушарці до набуття вмісту вологи в гранулах
значення 25-30%.
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 82
Рис. 2. Технологічна схема виробництва паливних гранул із мулу:
Fig. 2. The technology scheme of fuel granules from the sludge:
1 – автонавантажувач; 2 – приймальний бункер; 3 – стрічковий конвеєр; 4 – якірна мішалка; 5 – шнековий екструдер; 6 –
сітчастий конвеєр; 7 – піддон; 8 – роликовий конвеєр; 9 – сушарка.
Метод часткової газифікації біопалива до-
сить повно викладено у роботах [11, 12]. За роз-
робленою технологією було проведено переробку
свіжого мулу з львівських КОС. Мул був відібра-
ний у середині грудня 2016 року і мав різкий
специфічний запах.
Для виготовлення гранул із мулу в нього до-
давали тирсу до 5% за масою. Сушіння гранул
відбувалося природним шляхом у приміщенні
лабораторії за температури 15-18ºС. Через чоти-
ри доби сушіння вміст вологи у гранулах стано-
вив Wr = 14,6%, а зольність СР становила
Ad = 24,18%. Таким чином гранули з мулу були
підготовлені до газифікації. Температура газифі-
кації становила 570-620ºС. Внаслідок часткової
газифікації отримали горючий газ, коксовий за-
лишок і конденсат. Вихід горючого газу становив
1,24 м3/кг. Склад горючого газу: Н2 = 11,56%;
N2 = 48,71%; CО = 7,24%; CН4 = 5,52%;
CO2 = 20,55%; C2Н4 = 2,28%; C2Н6 = 0,55%;
C3Н6 = 0,88%; C3Н8 = 0,09%; C4Н10 = 0,83%;
CН5OH = 0,24%; Н2O = 1,55%. Теплота згоряння
горючого газу становила 6,93 МДж/м3; вихід кок-
созольного залишку становив 35% від сухої маси
гранул. Конденсат мав рН = 9,3.
Конденсат не містив смоляної плівки, що
свідчить про відсутність смоли у горючому газі.
Тобто такий газ цілком придатний для спалюван-
ня у пальниках котельні або у газопоршневих
машинах для виробництва електроенергії. За не-
обхідності можна провести повну газифікацію
мулу до золи і горючого газу, але за вищої тем-
ператури. На рис. 3 наведено фото зразків гранул
із мулу, коксозольного залишку та конденсату.
Рис. 3. Гранули, коксозольний залишок
і конденсат з мулу.
Fig. 3. Granules, coke-ash and tar water from the sludge.
В процесі переробки маса мулу зменшується
у 6-8 разів. Зола може використовуватись для
виробництва будівельних матеріалів. Конденсат
містить розчинені органічні сполуки (ХСК =
= 110,4 г О2/дм3), які необхідно утилізувати в
анаеробному реакторі [7].
Висновки. 1. Проведені експериментальні
дослідження показали можливість переробки
свіжих осадів стічних вод за мікробіологічною і
термохімічною технологіями. Так, у біогазовому
реакторі за мезофільного режиму ступінь дестру-
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 83
кції органічної речовини осадів становить 71-
79,8% за час переробки 25 діб. Питомий вихід
біогазу становить 0,3 м3/м3·добу з об’ємною кон-
центрацією метану в біогазі 62,5-67,1%.
2. Технологія часткової газифікації гранул із
мулу відпрацьована на дослідно-промислових
установках ІВЕ НАНУ і може бути впроваджена
на станціях очистки стічних вод шляхом ство-
рення пілотної установки з подальшим її масш-
табуванням.
1. Офіційний сайт компанії ЛМКП "Львівводоканал"
[Електронний ресурс]. – Режим доступу:
http://www.lvivvodokanal.com.ua
2. Кізєєв М.Д., Осадчий В.Ф., Осадчий О.В. Інвести-
ційний проект реконструкції каналізаційних очисних
споруд та будівництва станції виробництва біогазу у м.
Львові // Вісник Національного університету "Львівська
політехніка". Серія: Теорія і практика будівництва. –
2016. – № 844. – С. 103–112.
3. Оліферчук В.П., Матвієнко М.Т., Войтович І.Г. Мо-
жливість використання осаду стічних вод очисних споруд
Львова для виробництва біогазу // Науковий вісник НЛТУ
України. – Львів: Національний лісотехнічний університет,
2009. Вип. 19.9. – С. 72–76.
4. Эдер Б., Шульц Х. Биогазовые установки. Практиче-
ское пособие. – К.: Зорг Украина, 2011. – 268 с.
5. Добрива тверді та вапнувальні матеріали. Визначен-
ня вмісту вологи гравіметричним методом. Висушування за
температури 105±2°С: ДСТУ EN 12048:2005. – К.: Держс-
поживстандарт України, 2006. – 13 с.
6. Удобрения органические. Метод определения золы:
ГОСТ 26714–85. – М.: Государст– венный комитет СССР по
стандартам, 1987. – 8 с.
7. Клюс В.П., Четверик Г.О. Сумісне анаеробне бро-
діння гнойових відходів та конденсату газогенераторної
установки // Відновлювана енергетика. – К.: Інститут відно-
влюваної енергетики НАН України, 2017. – №3. – С. 80-86.
8. Automatical methane potential test system. Operation
and maintenance manual. – Lund: Bioprocess control Sweden
AB, 2016. – 95 p.
9. Bachmann N. Sustainable biogas production in munici-
pal waste water treatment plant. IEA Bioenergy, 2015. – 20 p.
10. Петрук В.Г., Васильківський І.В., Безвозюк І.І., Пе-
трук Р.В., Турчик П.М. Природо-охоронні технології. На-
вчальний посібник. Ч.3.: Методи переробки осадів стічних
вод. – Вінниця: ВНТУ, 2013. – 324 с.
11. Клюс С.В., Жовмір М.М., Маслюкова З.В., Демчина
В.П. Визначення основних показників та ефективності част-
кової газифікації біомаси в газогенераторі щільного шару з
оберненим дуттям // Відновлювана енергетика. – К.: Інсти-
тут відновлюваної енергетики НАН України, 2016. – №2. –
С. 79–87.
12. Клюс С.В. Експериментальні дослідження процесів
енерготехнологічного перетворення біомаси в реакторах
щільного шару палива // Відновлювана енергетика. – К.:
Інститут відновлюваної енергетики НАН України, 2015. –
№3. – С. 85–92.
ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ОСАДКОВ
СТОЧНЫХ ВОД КАНАЛИЗАЦИОННЫХ ОЧИСНЫХ
СООРУЖЕНИЙ
В.П. Клюс, канд. техн. Наук, Г.А. Четверик,
З.В. Маслюкова,
Институт возобновляемой энергетики НАН Украины,
02094, г. Киев, ул. Гната Хоткевича 20А,
тел./факс +38-044-206-28-09, e-mail: biomassa@ukr.net
Приведены результаты экспериментальных исследований
переработки осадков сточных вод путем анаэробного
брожения и газификации. Определено степень деструкции
органического вещества, выход биогаза и содержание ме-
тана в биогазе. Разработано энергоэффективную техноло-
гию утилизации осадков с муловых полей, ща которой про-
ведено переработку свежых осадков. Определено теплоту
сгорания генераторного газа и выход коксозольного остат-
ка. Библ. 12, табл. 1, рис. 3.
Ключевые слова: биогаз, сточные воды, осадки, анаэроб-
ное брожение, газификация.
REFERENCES
1. Ofitsiyniy sayt kompaniyi LMKP "Lvivvodokanal"
[Elektronniy resurs]. – Rezhim dostupu:
http://www.lvivvodokanal.com.ua (UKR)
2. Kizeev M.D., Osadchiy V.F., Osadchiy O.V. Investitsi-
yniy proekt rekonstruktsiyi kanalizatsiynih ochisnih sporud ta
budivnitstva stantsiyi virobnitstva biogazu u m. Lvovi // Visnik
Natsionalnogo universitetu "Lvivska politehnika". Seriya: Te-
oriya i praktika budivnitstva. – 2016. – № 844. – S. 103–112.
(UKR)
3. Oliferchuk V.P., Matvienko M.T., Voytovich I.G. Moz-
hlivist vikoristannya osadu stichnih vod ochisnih sporud Lvova
dlya virobnitstva biogazu // Naukoviy visnik NLTU Ukrayini. –
Lviv: Natsionalniy lisotehnichniy universitet, 2009. Vip. 19.9. –
S. 72–76. (UKR)
4. Eder B., Shults H. Biogazovye ustanovki. Prakticheskoe
posobie. – K.: Zorg Ukraina, 2011. – 268 s. (RUS)
5. Dobriva tverdi ta vapnuvalni materiali. Viznachennya
vmistu vologi gravimetrichnim metodom. Visushuvannya za
temperaturi 105±2°S: DSTU EN 12048:2005. – K.: Derzhspoz-
hivstandart Ukrayini, 2006. – 13 s. (UKR)
6. Udobreniya organicheskie. Metod opredeleniya zoly:
GOST 26714–85. – M.: Gosudarst– vennyy komitet SSSR po
standartam, 1987. – 8 s. (RUS)
7. Klius V.P., Chetveryk H.O. Sumisne anaerobne brodinnya
gnoyovih vidhodiv ta kondensatu gazogeneratornoyi ustanovki //
Vidnovlyuvana energetika. – K.: Institut vidnovlyuvanoyi energetiki
NAN Ukrayini, 2017. – №3. – S. HH–HH. (UKR)
8. Automatical methane potential test system. Operation
and maintenance manual. – Lund: Bioprocess control Sweden
AB, 2016. – 95 p. (ENG)
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 84
9. Bachmann N. Sustainable biogas production in munici-
pal waste water treatment plant. IEA Bioenergy, 2015. – 20 p.
(ENG)
10. Petruk V.G., Vasilkivskiy I.V., Bezvozyuk I.I., Petruk
R.V., Turchik P.M. Prirodo-ohoronni tehnologiyi. Navchalniy
posibnik. Ch.3.: Metodi pererobki osadiv stichnih vod. – Vinnit-
sya: VNTU, 2013. – 324 s. (UKR)
11. Klius S.V., Zhovmir M.M., Maslyukova Z.V.,
Demchina V.P. Viznachennya osnovnih pokaznikiv ta
efektivnosti chastkovoyi gazifikatsiyi biomasi v gazogeneratori
shchilnogo sharu z obernenim duttyam // Vidnovlyuvana
energetika. – K.: Institut vidnovlyuvanoyi energetiki NAN
Ukrayini, 2016. – №2. – S. 79–87. (UKR)
12. Klius S.V. Eksperimentalni doslidzhennya protsesiv
energotehnologichnogo peretvorennya biomasi v reaktorah
shchilnogo sharu paliva // Vidnovlyuvana energetika. – K.: Insti-
tut vidnovlyuvanoyi energetiki NAN Ukrayini, 2015. – №3. – S.
85–92. (UKR)
SYNOPSES
The sewage treatment facilities in Lviv are built according
to technological schemes that do not involve the use of sewage
sludge. An analysis of the use and disposal of sewage sludge
indicates that only a small part of them is used as a fertilizer or
burned. The vast majority of sediments are stored on the sludge
sites which affects the environment negatively.
The purpose of the work is an experimental study of the pos-
sibility of sewage sludge recycling of Lviv sewage treatment
plants by technologies of anaerobic fermentation and gasification.
As a result of experiments on anaerobic fermentation of
fresh sewage sludge it has been found that they have a sufficient
biogas potential. In particular, in a biogas reactor at a mesophilic
regime the degree of destruction of organic matter of sediments
is in the range from 71 to 79.8% during the processing of 25
days. The specific output of biogas is 0.3 m3/m3·day with a vo-
lumetric concentration of methane in biogas of 62.5 to 67.1%.
The energy-efficient technology for the disposal of sedi-
ment from sludge sites was developed. It consists of two stages,
namely the production of fuel pellets from the sludge and the
thermochemical processing of granules by the method of partial
gasification. According to the developed technology, fresh
sludge was processed from Lviv sewage treatment plants. As a
result of partial gasification, the flammable gas, coke residue and
condensate were obtained. The output of combustible comprised
1.24 m3/kg. The heat of combustion of combustible gas came to
6.93 MJ/m3. The yield of the coke oven residue accounted for
35% of the dry weight of the granules. The condensate contains
dissolved organic compounds, with CHC constituting
110.4 g O2/dm3.
During the processing, the volume of sludge is from 6 to 8
times decrease. Ash can be used for the production of building
materials. The condensate can be disposed of in an anaerobic
reactor.
РЕФЕРАТ
Каналізаційні очисні споруди у Львові збудовані за
технологічними схемами, які не передбачають використання
осадів стічних вод. Аналіз напрямків використання та утилі-
зації каналізаційного мулу свідчить, що лише незначна їх
частина використовується як добриво або спалюється. Пере-
важна кількість осадів зберігається на мулових майданчи-
ках, що негативно впливає на оточуюче середовище.
Метою роботи є експериментальне дослідження мож-
ливості переробки осадів стічних вод львівських каналіза-
ційних очисних споруд за технологіями анаеробного бро-
діння та газифікації.
В результаті проведених експериментів з анаеробного
бродіння свіжих осадів стічних вод було встановлено, що
вони мають достатній біогазовий потенціал. Зокрема, у біо-
газовому реакторі за мезофільного режиму ступінь деструк-
ції органічної речовини осадів становить 71 – 79,8% за час
переробки 25 діб. Питомий вихід біогазу становить
0,3 м3/м3·доба з об’ємною концентрацією метану в біогазі
62,5 – 67,1%.
Було розроблено енергоефективну технологію утиліза-
ції осадів з мулових майданчиків, що складається з двох
етапів, а саме виробництва паливних гранул з мулу та тер-
мохімічної переробки гранул методом часткової газифікації.
За розробленою технологією було проведено переробку
свіжого мулу з львівських каналізаційних очисних споруд. В
результаті часткової газифікації отримали горючий газ, кок-
совий залишок і конденсат. Вихід горючого газу становив
1,24 м3/кг. Теплота згоряння горючого газу становила
6,93 МДж/м3. Вихід коксозольного залишку становив 35%
від сухої маси гранул. Конденсат містить розчинені органіч-
ні сполуки, при цьому ХСК становить 110,4 г О2/дм3.
В процесі переробки маса мулу зменшується у 6-8 ра-
зів. Зола може використовуватись для виробництва будіве-
льних матеріалів. Конденсат можна утилізувати в анаероб-
ному реакторі.
Стаття надійшла до редакції 24.06.17
Остаточна версія 21.03.2018
|
| id | veorgua-article-13 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:01:48Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/4c/79d4932ca4ac3f90cf20798f3cf0684c.pdf |
| spelling | veorgua-article-132026-07-18T06:32:06Z TECHNOLOGIES OF SEWAGE SLUDGE RECYCLING OF TREATMENT PLANT ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД КАНАЛИЗАЦИОННЫХ ОЧИСНЫХ СООРУЖЕНИЙ ТЕХНОЛОГІЇ ПЕРЕРОБКИ ОСАДІВ СТІЧНИХ ВОД КАНАЛІЗАЦІЙНИХ ОЧИСНИХ СПОРУД Klius, V. biogas sewage water sludge anaerobic digestion gasification біогаз стічні води осади анаеробне бродіння газифікація биогаз сточные воды осадки анаэробное брожение газификация  The sewage treatment facilities in Lviv are built according to technological schemes that do not involve the use of sewage sludge. An analysis of the use and disposal of sewage sludge indicates that only a small part of them is used as a fertilizer or burned. The vast majority of sediments are stored on the sludge sites which affects the environment negatively. The purpose of the work is an experimental study of the possibility of sewage sludge recycling of Lviv sewage treatment plants by technologies of anaerobic fermentation and gasification. As a result of experiments on anaerobic fermentation of fresh sewage sludge, it has been found that they have a sufficient biogas potential. In particular, in a biogas reactor at a mesophilic regime, the degree of destruction of organic matter of sediments is in the range from 71 to 79.8% during the processing of 25 days. The specific output of biogas is 0.3 m3/m3∙day with a volumetric concentration of methane in biogas of 62.5 to 67.1%. The energy-efficient technology for the disposal of sediment from sludge sites was developed. It consists of two stages, namely the production of fuel pellets from the sludge and the thermochemical processing of granules by the method of partial gasification. According to the developed technology, fresh sludge was processed from Lviv sewage treatment plants. As a result of partial gasification, the flammable gas, coke residue, and condensate were obtained. The output of combustible comprised 1.24 m3/kg. The heat of combustion of combustible gas came to 6.93 MJ/m3. The yield of the coke oven residue accounted for 35% of the dry weight of the granules. The condensate contains dissolved organic compounds, with CHC constituting 110.4 g O2/dm3. During the processing, the volume of sludge is from 6 to 8 times decrease. Ash can be used for the production of building materials. The condensate can be disposed of in an anaerobic reactor.  The sewage treatment facilities in Lviv are built according to technological schemes that do not involve the use of sewage sludge. An analysis of the use and disposal of sewage sludge indicates that only a small part of them is used as a fertilizer or burned. The vast majority of sediments are stored on the sludge sites which affects the environment negatively. The purpose of the work is an experimental study of the possibility of sewage sludge recycling of Lviv sewage treatment plants by technologies of anaerobic fermentation and gasification. As a result of experiments on anaerobic fermentation of fresh sewage sludge, it has been found that they have a sufficient biogas potential. In particular, in a biogas reactor at a mesophilic regime, the degree of destruction of organic matter of sediments is in the range from 71 to 79.8% during the processing of 25 days. The specific output of biogas is 0.3 m3/m3∙day with a volumetric concentration of methane in biogas of 62.5 to 67.1%. The energy-efficient technology for the disposal of sediment from sludge sites was developed. It consists of two stages, namely the production of fuel pellets from the sludge and the thermochemical processing of granules by the method of partial gasification. According to the developed technology, fresh sludge was processed from Lviv sewage treatment plants. As a result of partial gasification, the flammable gas, coke residue, and condensate were obtained. The output of combustible comprised 1.24 m3/kg. The heat of combustion of combustible gas came to 6.93 MJ/m3. The yield of the coke oven residue accounted for 35% of the dry weight of the granules. The condensate contains dissolved organic compounds, with CHC constituting 110.4 g O2/dm3. During the processing, the volume of sludge is from 6 to 8 times decrease. Ash can be used for the production of building materials. The condensate can be disposed of in an anaerobic reactor. Каналізаційні очисні споруди у Львові збудовані за технологічними схемами, які не передбачають використання осадів стічних вод. Аналіз напрямків використання та утилізації каналізаційного мулу свідчить, що лише незначна їх частина використовується як добриво або спалюється. Переважна кількість осадів зберігається на мулових майданчиках, що негативно впливає на оточуюче середовище. Метою роботи є експериментальне дослідження можливості переробки осадів стічних вод львівських каналізаційних очисних споруд за технологіями анаеробного бродіння та газифікації. В результаті проведених експериментів з анаеробного бродіння свіжих осадів стічних вод було встановлено, що вони мають достатній біогазовий потенціал. Зокрема, у біогазовому реакторі за мезофільного режиму ступінь деструкції органічної речовини осадів становить 71 – 79,8% за час переробки 25 діб. Питомий вихід біогазу становить 0,3 м3/м3∙доба з об’ємною концентрацією метану в біогазі 62,5 – 67,1%. Було розроблено енергоефективну технологію утилізації осадів з мулових майданчиків, що складається з двох етапів, а саме виробництва паливних гранул з мулу та термохімічної переробки гранул методом часткової газифікації. За розробленою технологією було проведено переробку свіжого мулу з львівських каналізаційних очисних споруд. В результаті часткової газифікації отримали горючий газ, коксовий залишок і конденсат. Вихід горючого газу становив 1,24 м3/кг. Теплота згоряння горючого газу становила 6,93 МДж/м3. Вихід коксозольного залишку становив 35% від сухої маси гранул. Конденсат містить розчинені органічні сполуки, при цьому ХСК становить 110,4 г О2/дм3. В процесі переробки маса мулу зменшується у 6-8 разів. Зола може використовуватись для виробництва будівельних матеріалів. Конденсат можна утилізувати в анаеробному реакторі. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2018-04-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/13 Vidnovluvana energetika ; No. 1 (52) (2018): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 78-84 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 1 (52) (2018): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 78-84 Відновлювана енергетика; № 1 (52) (2018): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 78-84 2664-8172 1819-8058 uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/13/8 Copyright (c) 2018 V. Klius https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | biogas sewage water sludge anaerobic digestion gasification Klius, V. TECHNOLOGIES OF SEWAGE SLUDGE RECYCLING OF TREATMENT PLANT |
| title | TECHNOLOGIES OF SEWAGE SLUDGE RECYCLING OF TREATMENT PLANT |
| title_alt | ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД КАНАЛИЗАЦИОННЫХ ОЧИСНЫХ СООРУЖЕНИЙ ТЕХНОЛОГІЇ ПЕРЕРОБКИ ОСАДІВ СТІЧНИХ ВОД КАНАЛІЗАЦІЙНИХ ОЧИСНИХ СПОРУД |
| title_full | TECHNOLOGIES OF SEWAGE SLUDGE RECYCLING OF TREATMENT PLANT |
| title_fullStr | TECHNOLOGIES OF SEWAGE SLUDGE RECYCLING OF TREATMENT PLANT |
| title_full_unstemmed | TECHNOLOGIES OF SEWAGE SLUDGE RECYCLING OF TREATMENT PLANT |
| title_short | TECHNOLOGIES OF SEWAGE SLUDGE RECYCLING OF TREATMENT PLANT |
| title_sort | technologies of sewage sludge recycling of treatment plant |
| topic | biogas sewage water sludge anaerobic digestion gasification |
| topic_facet | biogas sewage water sludge anaerobic digestion gasification біогаз стічні води осади анаеробне бродіння газифікація биогаз сточные воды осадки анаэробное брожение газификация |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/13 |
| work_keys_str_mv | AT kliusv technologiesofsewagesludgerecyclingoftreatmentplant AT kliusv tehnologiipererabotkiosadkovstočnyhvodkanalizacionnyhočisnyhsooruženij AT kliusv tehnologíípererobkiosadívstíčnihvodkanalízacíjnihočisnihsporud |