The fate of nitrogen in the urban area – The case of Zielona Góra, Poland

The anthropogenic change of the nitrogen (N) cycle is strongly triggered by urban demand (such as food and meat consumption, energy demand and transport). As a consequence of high population density, impacts on human health through water and air pollution also concentrate on a city environment. Thus, an urban perspective on a predominantly rural pollution becomes relevant. Urban N budgets may be considered less intrinsically connected, so that separation of an agri-food chain and an industry-combustion chain is warranted. Results have been obtained for Zielona Góra, Poland, a city of 140,000 inhabitants characterized by domestic and transport sources and forest-dominated surroundings. In addition to food imports in Zielona Gora amounting to about 30 %, in the suburban area a significant share of N amounting to 41 % is related to fertilizer imports. The remaining imports are in fuel, electronics, textiles, plastics and paper. Most of the agri-food N (45 %) is denitrified in wastewater treatment. N associated with combustion (mainly NOx emissions from vehicles) represents a much smaller share than N entering via the agri-food system, amounting to 22 % of the total N imports. This overall picture is maintained also when specifically addressing the city center, with the exception of mineral fertilizer that plays a much smaller role, with just 7 % of N imports to the city

Influence of paper waste and kitchen waste size reduction on the yield of digestion process

O prawidłowym przebiegu fermentacji decydują: rodzaj substratu, obecność odpowiednich populacji mikroorganizmów oraz parametry środowiskowe, wpływające na ich aktywność i szybkość przemian. W literaturze obszernie opisano wpływ na efektywność procesu fermentacji parametrów takich, jak: pH, temperatura, obciążenie komór ładunkiem organicznym i czas fermentacji oraz stężenia składników pokarmowych i związków toksycznych zarówno dla procesów "mokrych" i "suchych", jak i przebiegających w układach jedno- lub w dwustopniowych, w sposób ciągły lub okresowy [1, 2, 4÷7]. Informacje o wpływie na przebieg fermentacji wymiarów cząsteczek odpadów są dotychczas nieliczne i stosunkowo skąpe. Wiadomo jedynie, że zmniejszenie rozmiarów cząstek i wynikające stąd zwiększenie ich powierzchni właściwej powoduje wzrost szybkości hydrolizy, pierwszego etapu fermentacji odpadów organicznych [3]. Efektem jest zwiększenie produkcji gazu, zwłaszcza w przypadku fermentacji substratów o wysokiej zawartości materiałów o niskiej podatności na rozkład biologiczny. Według Palmowskiego i Müllera [8] w przypadku małych cząstek, o powierzchni właściwej większej niż 20 m2/kg wpływ ten jest niewielki, rośnie natomiast gwałtownie przy rozdrabnianiu cząstek dużych, o powierzchni właściwej od 3 do 20 m2/kg. Wzrost szybkości produkcji gazu prowadzi do skrócenia czasu fermentacji, co stwarza możliwość zmniejszenia wielkości komory bez strat w produkcji gazu. Negatywnym efektem rozdrobnienia cząstek jest wzrost oporu właściwego przefermentowanych odpadów. W artykule przedstawiono wpływ stopnia rozdrobnienia makulatury i odpadów kuchennych na wydajność procesu fermentacji metanowej prowadzonej w mezo- i termofilowym zakresie temperatury. Odpady objęte badaniami są głównymi ulegającymi biodegradacji składnikami odpadów komunalnych, o różnej podatności na biologiczny rozkład. Według Imhoffa [4] jednostkowa produkcja biogazu (JPB) z makulatury w procesach mezofilowych wynosi 220 dm3/kg sm (260 m3/kg smo) przy zawartości metanu 63% (v/v). JPB z odpadów kuchennych (pozostałości owoców i warzyw) wynosi od 350 do 500 dm3/kg smo przy zawartości metanu w gazie 60÷75% [ub od 400 do 700 dm3/kg smo przy zawartości metanu 58-65 %.The hydrolysis of polymers which are difficult to decompose, such as cellulose, lignin, and even decomposable fats, proteins and carbohydrates, is generally considered as a step limiting the fermentation of solid wastes. Reduction of size of molecules and increasing specific surface area available for microbial may improve the speed and efficiency of gas production during the fermentation. The article presents the effects of granulation of paper and kitchen waste for efficiency of methane fermentation in thermophilic and mesophilic environment. The study was performed in a laboratory scale. Wastes were divided into five different grain sizes. During the mesophilic fermentation of paper the highest biogas production unit (JPB) was obtained for samples with a maximum reduction of grain size P-2 (538 dm?/kg VS), and lowest for the largest sample size P-6 (337 dm?/kg VS). Unit production of methane (JPM) ranged from 231 dm?/kg VS (P-2) to 144 dm?/kg VS (P-5). During thermophilic fermentation, JPB also achieved the highest value for the sample P-2 (592 dm?/kg VS), and lowest for P-6 (367 dm?/kg VS). JPM ranged from 273 dm?/kg VS (P-2) to 149 dm?/kg VS (P-6). Mesophilic fermentation of kitchen waste with the smallest grain size showed maximum JPB amounted to 808 dm?/kg VS, during the thermophilic fermentation of 791 dm?/kg VS (Fig. 5). With the increasing grain size of samples JPB decreased to 757 dm?/kg VS (P-6) in mesophilic fermentation and to 768 dm?/kg VS (P-3) and 771 dm?/kg VS (P-6). JPM from maximum fragmentated samples (P-2) was 330 dm?/kg VS during the mesophilic fermentation and 375 dm?/kg VS during thermophilic fermentation. It decreased with increasing grain size of waste up to 273 dm?/kg VS (P-5) during the mesophilic fermentation and to 337 dm?/kg VS (P-6) in thermophilic process. JPB of paper during mesophilic fermentation was from 1.2 (P-5 and P-6) to 1.9 (P-2) times higher than the value given by Imhoff in relation to dry matter and respectively from 1.3 to 2.1 times higher in relation to the dry organic matter [4]. Unfortunately received gas was much poorer in methane production. JPB of paper accounted from 80% (P-5) to 130% (P-2) values specified by Imhoff in relation to dry matter and 90% (P-5) to 140% (P-2) values referred to the dry organic matter. For paper both JPB and JPM increased linearly with the decrease of grain replacement diameter in experiments conducted in mesphilic and thermophilic range of temperatures. The coefficients of determination for most relationships were very high. For paper ranged from 0.93 to 1.00, and for kitchen waste from 0.66 to 0.98. Fermentation of kitchen waste shoved that impact of fragmentation on the JPB and JPM was negligible compared to the paper. The studies confirm the positive effect of fragmentation of organic solid waste which are hardly decomposable (paper) for their biodegradability under anaerobic conditions. Biogas production increased almost linearly with decreasing replacement grain diameter for both types of fermentation. Methane fermentation of difficult degradable waste (paper) their fragmentation is reasonable but it's showed no practical importance for the easily biodegradable waste. Fragmentation of wastes hardly biodegradable provides greater amounts of produced biogas and obtain a smaller mass of solid waste after fermentation

Influence of meat size reduction on the yield of digestion process

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu rozdrobnienia mięsa na wydajność procesu fermentacji metanowej, prowadzonej w warunkach mezo- i termofilowych. Wykazano, że w procesie fermentacji mezofilowej jak i termofilowej rozdrobnienie odpadu nie wpływało znacząco na ilość i skład wyprodukowanego biogazu. Zauważono natomiast, że produkcja biogazu w warunkach mezofilowych w porównaniu do warunków termofilowych była od 2,0 do 2,6 raza wyższa.This article presents the results of research on the impact of fragmentation on performance of meat methane fermentation process, performed under meso-and thermophilic. It has been shown that in mesophilic fermentation and thermophilic fragmented waste is not significantly affected by the amount and composition of the produced biogas. It is noted, how-ever, that the production of biogas in mesophilic conditions compared to thermophilic conditions was 2.0 to 2.6 times greater

Influence of kolb corn size reduction on the yield of digestion process

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu rozdrobnienia kolb kukurydzy na wydajność procesu fermentacji metanowej, prowadzonej w warunkach mezo- i termofilowych. Wykazano, że w procesie fermentacji mezofilowej produkcja biogazu rosła praktycznie liniowo ze wzrostem stopnia rozdrobnienia odpadu, natomiast dla fermentacji termofilowej rozdrobnienie odpadu nie wpływało znacząco na ilość i skład wyprodukowanego biogazu oraz stopień przereagowania odpadów.In this article have been presented the results of the impact of fragmentation colb of corn on productivity of methane during fermentation process, carried out under conditions of meso- and thermophilic. It was shown that the biogas production during mesophilic fermentation almost linearly increased with increasing fineness of the waste, while for the thermophilic digestion of waste, fragmentation was not significantly affected the quan-tity and composition of biogas production and the degree of conversion of waste

Stałe kinetyczne rozkładu zmieszanych odpadów komunalnych przed i po mechaniczno-biologicznym przetworzeniu. Skala polowa

One of the major tasks of municipal waste management in European Union countries is the systematic reduction of waste that is removed and transported to landfills. This refers particularly to biodegradable waste. One of the methods employed to decrease waste amount is Mechanical-Biological Treatment (MBT) of the waste, before it is stored. The article presents characteristics of MSW and biologically pre-treated municipal solid waste, organic carbon loads emitted in biogas and leachate during waste deposition in a landfill. Its decomposition rate constants were determined on the basis of modified Zacharof and Butler’s stochastic model. The values of decomposition rate constants determined for MSW had similar change trends to those presented in the literature: the hydrolysis constant had the lowest value (2.6 × 10-5 d-1), the highest acid phase constant (4.1 × 10-4 d-1), while the methane phase constant - 2.2 × 10-4 d-1. The PMSW decomposition rate constants in each anaerobic waste degradation phase had similar change trends, though their values were higher, by 21, 11 and 19%, respectively.Istotnym zadaniem gospodarki odpadami komunalnymi w krajach UE jest systematyczne zmniejszanie ilości odpadów komunalnych usuwanych na składowiska, w tym zwłaszcza odpadów ulegających biodegradacji. Jedną z metod stosowanych do realizacji tego celu jest mechaniczno-biologiczne przetwarzanie odpadów komunalnych (MBP) przed ich składowaniem. W artykule przedstawiono charakterystykę surowych odpadów komunalnych (ZOK) i wstępnie przetworzonych biologicznie, ładunki węgla organicznego emitowane w biogazie i odciekach podczas ich składowania oraz wyznaczono stałe szybkości rozkładu tych odpadów w oparciu o zmodyfi kowany stochastyczny model Zacharof’a i Butler’a. Wartości wyznaczonych dla ZOK stałych szybkości rozkładu mieściły się w bardzo szerokich zakresach prezentowanych w literaturze, a ich relacje zachowywały podobne tendencje zmian; stała hydrolizy miała najniższą wartość (2,6×10-5 d-1), co potwierdziło limitujący jej wpływ na szybkość rozkładu, stała fazy kwaśnej najwyższą (4,1×10-4 d-1), a stała fazy metanowej – 2,2×10-4 d-1). Stałe szybkości rozkładu PMSW w poszczególnych fazach beztlenowej degradacji odpadów zachowywały podobne tendencje zmian, jednakże ich wartości były wyższe, odpowiednio o 21, 11 i 19%

Possibilities of reuse of treated wastewater for irrigation purposes in the Northern Jordan Valley

The possibilities of treated wastewater (TWW) reuse for irrigation purposes in the Northern Jordan Valley have been described. As shown by the analysis of the data, the results indicate a wide non-compliance with the Jordanian Standard 983/2006. Most problematic parameters are BOD, COD, nitrogen content, TSS. TWW will be blended with fresh water prior to use in agriculture. The blended water quality was reviewed after mixing of fresh water with the existing TWW without plant improvements. In general if there are no WWTP upgrades, the blended water quality satisfies the requirements of the Jordanian Water Quality Guidelines