Research on receiving composite energetic biofuel based on biomass from sewage sludge fermentation process

Abstract

Przeprowadzone badania biokonwersji resztkowej biomasy ściekowej pozwoliły na otrzymanie energetycznego biopaliwa oraz wytypowanie racjonalnych warunków prowadzenia złożonego procesu i opracowanie zalecanego składu surogatu paliwowego. W skład surogatu wchodzą pofermentacyjne osady ściekowe (70% mas.), muł węglowy, lignoceluloza, trociny, biofaza glicerolowa i mieszanina bioalkoholi. Temperatura złoża uzyskana podczas biokonwersji (około 40°C) intensyfikuje odparowanie wody, dzięki czemu wilgotność mieszanki po procesie wynosi średnio 38%. Maksymalna temperatura złoża poddawanego biokonwersji (43°C) nie eliminuje organizmów chorobotwórczych, w związku z czym przeprowadzono badania procesu higienizacji surogatów paliwowych z użyciem energii mikrofal. Na podstawie badań mikro-biologicznych dobrano moc mikrofal (300 W) oraz czas trwania ekspozycji wynoszący 3 minuty, co przekłada się na wzrost temperatury wewnątrz kształtek surogatu do 93°C i zapewnia ich higienizację. Dodatkowo uzyskano spadek wilgotności mieszanek do 28% bezpośrednio po zastosowaniu mikrofal i do 26% po 24-godzinnej relaksacji. Otrzymany surogat paliwowy w postaci sferycznych kształtek o średnicy 20 mm posiada dobre własności mechaniczne pozwalające na jego bezpieczne konfekcjonowanie i transport. Ciepło spalania kompozytowego biopaliwa wynoszące około 18,5 MJ/kg (przewyższające ciepło spalania drewna) wskazuje, że może ono być z powodzeniem stosowane w energetyce jako biokomponent.Poland in recent years has been building and modernizing sewage treatment plants. The effect of this is quickly growing sewage sludge production which has to be utilised. Conversion of residual sewage biomass after fermentation process to fuel component which meets requirements of power industry makes possible its utilization and allows to meet requirements statements of European Union of the 20% share of renewable sources in electricity production. The paper discusses the method of composite biofuel production from residual sewage biomass (70%), coal mud, sawdust, lingocellulose, glycerol biophase and bioalcohols mixture. During research of bioconversion process obtained the bed temperature was about 40°C, which intensified water vaporization. The water content in fuel mixtures after bioconversion process was 38% on the average. The temperature of bed about 43°C (maximum) obtained during bioconversion process didn't eliminate pathogenic microorganisms therefore research on microwave hygienization was carried out. On the basis of microbiological research it was estimated that the value of microwave power about 300 W and 3 minutes of exposition time to microwave assures temperature increase to 93°C inside fuel surrogates and it's hygienization. Fuel with spherical shape of 20 mm diameter and good mechanical property sufficient for packing and transport was obtained during research on bioconversion process. Moreover the heat of combustion about 18,5 MJ/kg (higher then heat of combustion of wood) makes possible its application as bio compound in power industry