Improving of anaerobic digestion by dry ice disintegration of activated sludge

Disintegration by dry ice has a positive effect on the degree and rate of surplus activated sludge anaerobic digestion. By applying thermal disintegration the lysis of cells occurs in minutes instead of days. The intracellular and extracellular components are set free and are immediately available for biological degradation which leads to an improvement of the subsequent anaerobic process. Thermal disintegration by dry ice of the surplus activated sludge results in organic matter and a polymer transfer from the solid phase to the liquid. During the disintegration process, soluble chemical oxygen demand (SCOD) value and proteins concentration increase about 583 mg/dm3 and 265 mg/dm3, respectively. At the same time the concentration of carbohydrates increase about 53 mg/dm3. In addition the degree of thermal disintegration changed from 13 % for the volume ratio of dry ice to surplus activated sludge 0.25:1 to 49 % for the volume ratio of dry ice to sludge 1:1. The addition of thermal disintegrated sludge (30 %SASDI of volume) to the digestion process leads to increased biogas production about 49 %.

Jednym z podstawowych problemów występujących w układach przeróbki osadów ściekowych jest zwiększenie dostępności i podatności substancji organicznych na biodegradację, co można osiągnąć poprzez dezintegrację osadu. W pracy wykorzystano dezintegrację osadu nadmiernego suchym lodem oraz określono jej wpływ na uwalnianie materii organicznej i na efektywność fermentacji metanowej wyrażonej produkcją biogazu. Zamrażanie/rozmrażanie osadu suchym lodem powodowało wzrost wartości uwolnionego (UChZTCr) o 520 mg O2/dm3, a stopień dezintegracji (SD) wyniósł 49 %. W wyniku destrukcji osadu przy pomocy suchego lodu do cieczy nadosadowej zostały również uwolnione proteiny oraz węglowodany, co świadczyło o skuteczności procesu. Stężenia tych parametrów wyniosły odpowiednio 265 mg/dm3 i 53 mg/dm3. Poddanie fermentacji mieszanki: osadu zdezintegrowanego w objętości 30 %, osadu niezdezintegrowanego w objętości 40 % i 30 % osadu przefermentowanego, spowodowało wzrost wydajności produkcji biogazu o 49 %.